Численный анализ поля распределения давления и векторов скорости потока жидкости вблизи отверстий кумулятивной перфорации; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 335, № 4 - Попов С. Н. Сергей Николаевич (2024, 2024)
Актуальность исследования обусловлена необходимостью определения достоверного поля распределения давления и векторов скорости фильтрации флюида внутри перфорационного канала и в окружающей его породе-коллекторе. Цель: на основе численного конечно-элементного моделирования течения флюида внутри перфорационного канала и фильтрации его в окружающей породе-коллекторе выявить закономерности распределения давления и векторов фильтрации жидкости в перфорационном канале, на его стенках и в околоскважинной зоне. Объекты: околоскважинная зона карбонатного коллектора одного из нефтяных месторождений юга Пермского края, включающая перфорационные каналы. Методы: численный конечно-элементный метод расчета течения и фильтрации жидкости в околоскважинной зоне с учетом геометрии перфорационных каналов. Результаты. Рассмотрены основные соотношения, используемые при численном моделировании течения и фильтрации жидкости в программном комплексе конечно-элементного моделирования ANSYS. Разработана конечно-элементная схема околоскважинной зоны, включающая кумулятивные перфорационные каналы и учитывающая их геометрические характеристики, а также тот факт, что внутри отверстий моделируется течение жидкости в открытом пространстве с помощью уравнений Навье–Стокса, а в окружающей их породе-коллекторе – на основе уравнений фильтрации и закона Дарси. Проведены численные расчеты, на основе которых получено распределение давления, скоростей течения и фильтрации флюида внутри каналов и в околоскважинной зоне в целом. Расчеты производились при вариации величины давления в скважине (или депрессии на пласт), а также для различной величины проницаемости пласта. Результаты расчетов показали, что для фактических значений депрессии на пласт в 10 МПа и проницаемости коллектора 50 мД величина изменения давления внутри перфорационного канала не превысит 0,01 МПа, т. е. можно предположить, что внутри отверстия оно практически не меняется. Отмечено, что максимальное значение скорости фильтрации соответствует вершине перфорационного канала, и затем ее значение уменьшается по мере приближения к стенке скважины. Сделан вывод о том, что при дальнейшем моделировании напряженно-деформированного состояния околоскважинной зоны с учетом каналов кумулятивной перфорации на поверхности отверстий допустимо задавать постоянную величину давления, равную давлению в скважине, а не логарифмическое или какое-либо другое его распределение.