Разработка методов и программного обеспечения замкнутого цикла управления добычей для повышения энергоэффективности и экономичности разработки месторождений трудноизвлекаемой сверхвязкой нефти

Проект направлен на решение проблемы создания методов, алгоритмов и программного обеспечения оптимизации разработки месторождений трудноизвлекаемой сверхвязкой нефти, включая методы и алгоритмы оптимизации размещения скважин, управления закачкой теплоносителя или электромагнитным нагревом пласта, на основе трехмерного моделирования процессов неизотермической многофазной фильтрации, электромагнитных и тепловых полей, а также решения трехмерных обратных задач, позволяющих восстанавливать фильтрационно-емкостные, тепловые и электрические свойства среды. Развитию методов разработки месторождений тяжелых нефтей и природных битумов уделяется большое внимание со стороны нефтедобывающих компаний. Основными проблемами при разработке месторождений тяжелой нефти являются ее большая вязкость и, как следствие, низкий коэффициент извлечения нефти, а также высокая энергозатратность и стоимость разработки, существенно зависящая от выбранной стратегии управления технологическим процессом добычи нефти. В текущих условиях и ближайшей перспективе проблема оптимизации разработки с целью сокращения затрат является как никогда острой. Наиболее распространенными способами разработки месторождений тяжелых нефтей и природных битумов являются тепловые способы, поскольку при увеличении температуры вязкость тяжелой нефти и битума значительно уменьшается. При этом используемое в настоящее время для сопровождения таких технологий программное обеспечение (ПО) является преимущественно зарубежным, поэтому также очень остро стоит проблема импортозамещения в части сопровождения рассматриваемых технологий. В то же время это ПО не обеспечивает полноценную систему управления разработкой месторождений сверхвязкой нефти (СВН), а большей частью предоставляет возможность лишь гидродинамического моделирования и решения отдельных оптимизационных задач. Эти факторы определяют актуальность создания отечественного программного обеспечения, реализующего замкнутый цикл управления разработкой месторождений СВН на основе трехмерного моделирования процессов неизотермической многофазной фильтрации, решения трехмерных обратных задач и методов оптимизации. Научная новизна исследований будет определяться следующим. В ходе выполнения проекта будут разработаны новые подходы к оптимизации технологий разработки СВН, в которых чувствительность к параметрам и очередной план разработки рассчитываются путем полноценного трехмерного моделирования неизотермической многофазной фильтрации на основе изменяющейся во времени 3D-модели, которая строится и автоматически доадаптируется посредством решения обратной задачи с геометрическими и физическими параметрами, описывающими геологическую модель. Кроме того, будет предложена и реализована новая вычислительная схема, обеспечивающая устойчивое и вычислительно эффективное моделирование многофазного многокомпонентного потока с конденсацией закачиваемого в среду пара. Также будут разработаны методы, вычислительные схемы и ПО, реализующие моделирование электромагнитного прогрева пласта. При разработке ПО будут учтены особенности и свойства месторождений СВН, соответствующие технологические и экономические аспекты разработки месторождений СВН, а испытания ПО будут проводиться на реальных данных с месторождений СВН. В результате выполнения проекта будет доведено до возможности использования в технологических процессах добычи СВН наукоемкое программное обеспечение, реализующее построение изменяющейся во времени 3D-модели состояния пласта в процессе разработки тепловыми способами и осуществляющее на ее основе оптимизацию режимов эксплуатации разрабатываемого участка месторождения СВН в реальном (относительно оперативного управления добычей) масштабе времени.