intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Mô hình dòng chảy 3 pha chất lưu có chuyển đổi vật chất giữa các pha trong môi trường xốp 3D

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

74
lượt xem
3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong báo cáo này, tác giả trình bày cơ sở mô hình vật lý - toán trong việc xây dựng phương trình dòng chảy ba pha trong môi trường xốp có sự chuyển đổi vật chất giữa các pha, và sau đấy cân nhắc tới một dạng phương trình được biến đổi từ hệ phương trình ba pha nêu trên, phương trình này thuộc loại phương trình đào tạo hàm riêng loại Parabol, với một ẩn số là áp suất ba pha dầu, tác giả hi vọng nó sẽ được sử dụng hiệu quả trong tính toán và lập trình.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Mô hình dòng chảy 3 pha chất lưu có chuyển đổi vật chất giữa các pha trong môi trường xốp 3D

854 Md hinh ddng chay 3 pha chat luu cd chuygn ddi vat chat^<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> M O H I N H D O N G C H A Y 3 P H A C H A T LlTU C O C H U Y E N D O I<br /> V A T C H A T G I L T A C A C P H A T R O N G M O I T R l T O N G X O P 3D<br /> <br /> <br /> Hoang The Diing<br /> Tong cdng ty Ddu khi Viit Nam<br /> <br /> <br /> <br /> TOM T A T<br /> Md phdng md la mdt ITnh vuc ung dung cua todn hgc bao gdm cdc khdi niem, cdc ky<br /> thudt vi md hinh vdt ly - todn vd tap hgp cdc phuong phdp gidi sd di phdn tich md ddu vd<br /> khi Md phdng md cung cdp cho cdc ky su, cdc chuyin gia thdng tin tiin lugng di phdn<br /> tich, ddnh gid vd dua ra cdc quyit dinh tdi im cho cdc hogt dgng khai thac tdi nguyen<br /> trong md. Trong bdo cdo ndy, chung tdi trinh bdy co so mo hinh vgt ly - todn trong viec<br /> xdy dung phuong trinh ddng chdy 3 pha trong mdi truong xdp cd su chuyin ddi vdt chdt<br /> giua cdc pha, vd sau day cdn nhdc t&i mdt dgng phuo'ng trinh dugc biin ddi tu hi phuo'ng<br /> trinh 3 pha niu tren, phuong trinh ndy thudc logi phuong trinh dgo hdm riing logi<br /> Parabol, v&i mdt dn sd la dp sudt pha ddu, do vay, chung tdi hy vgng nd se dugc su dung<br /> hiiu qud trong tinh todn vd lap trinh.<br /> <br /> CAC QUAN SAT CHUNG VE HE THONG M O<br /> Md hinh vat ly - toan cho bai toan md phdng md cd the bieu thi nhu mdt he thdng<br /> hop den [1], ma trgng tam ciia nd la bd md phdng, ndi dung chinh trong bd md phdng lai<br /> la he thdng phuong trinh ddng chay ciia cac pha chat luu. Bude dau tien trong nghien ciiu<br /> md phdng la quan sat md tren tat ca cac khia canh: ve cau tnic khdng gian, cac qua trinh<br /> vat ly, cac thudc tinh vat chat trong md, cac muc tieu ciia cdng tac md phdng, v.v..<br /> Ve cau triic khdng gian, md la mgt khdi lap the vat chat nam trong dia cau dugc gidi<br /> ban bdi cac mat bien xac dinh, md cd hinh dang ndn, cau tnic md bao gdm nhieu ldp dia<br /> chat, ngoai ra trong md cd the tdn tai he thdng dut gay chia cat cac ldp dia chat lam cho<br /> cac ldp dia chat bien ddi khdng lien tuc theo vi tri khdng gian. Vat chat trong md la cac<br /> thuc the tu nhien tdn tai d hai dang chat ran (da chiia) va chat luu. Chat luu cd the cd<br /> nhieu loai nhu dau, khi va nude, khae vdi chat ran, trong chat luu cac chat phan tii hda<br /> hgc hgp thanh ciia nd chuyen ddng tuong ddi vdi nhau, ndi rieng vdi chat luu ta cd hai<br /> khai niem: thanh phan chit luu-j va pha chit luu-i. Cac thanh phan chat luu-j thuc chit la<br /> cac hgp chit hda hgc, trong khi dd mdt pha chat luu-i cd the la hgp bdi nhieu thanh phin<br /> chit luu-j, mdt thanh phin chit luu-j cd thi cd mat trong mdt hoae nhieu pha chit luu-i.<br /> Chiing ta cd nhan xet ring, md bi chan trong khdng gian ba chieu, do vay vat chit<br /> vao trong va ra khdi md deu phai cit qua bien ciia nd, cac tuong tac cd thi bien ddi khdng<br /> ddng nhit tren bien, tren thuc tl cd 2 trudng hgp sau day xay ra tren cac phin kbac nhau<br /> cua bien: khdng cd thdng lugng chit luu tren bien, cd thdng lugng chat luu di qua bien.<br /> Tuygn tap bao c^o H^i nghj KHCN "30 n2m DSu khi Viet Nam: Cff hdi mdi, thach thuc mdi" 855<br /> <br /> Tai thdi gian ban diu, ta cd mdt he cac dilu kien ban dau cho tit ca cac tham sd nhu ap<br /> suit chit luu, do rdng, do nhdt chit luu, do thim hieu dung chit luu, va cac qua trinh xay<br /> ra trong he thing md tuan theo mdt sl quy luat vat ly va cac quy luat nay dugc md ta bdi<br /> cac phuong trinh dao ham rieng.<br /> <br /> PHUONG TRINH DONG CHAY TONG Q U A T<br /> Nghien cuu cac qua trinh vat ly va quy luat ddng chay chat luu xay ra trong mdt<br /> phan tii "vi phan" cua md, sii dung ly thuyet "tien tdi gidi ban" ciia toan hgc ngudi ta<br /> nhan dugc he thdng cac phuong trinh dao ham rieng ma nd md ta ddng chay trong md.<br /> Phuong trinh ddng chay cac pha chat luu trong md, ddi khi cdn ggi la phuong trinh<br /> lien tuc, dugc xay dung dua tren co sd ciia cac nguyen ly can bang vat chat, nguyen ly bao<br /> toan khdi lugng, bao toan ddng lugng (dinh luat Darcy) va nguyen ly chuyen ddi vat chat<br /> giiia cac pha chat luu trong tung phan tii cau tnic va trong toan md.<br /> <br /> Phan tur vi phan (Cell) D/T tigt dien (Ay,Az)<br /> Moi trucmg xop<br /> <br /> Thanh phan Thanh phan<br /> Pha il<br /> chat liru-j chat liru-j<br /> chay vao Pha 12 chay ra cell<br /> cell theo theo huong<br /> X<br /> huongX ^¥L. . _ . . . iH>.<br /> <br /> i Ax:<br /> Hinh 1: Nguyen ly bao toan khoi luong va dong chay chat luu theo huong X<br /> Dudi gdc do md hinh toan, mien xac dinh ciia md nam trong khdng gian 3 chieu, do<br /> vay khdi hop chii nhat dugc chgn lam d ludi (phan tu vi phan) vdi kich thudc vi phan<br /> tuong ling la Ax, Ay, Az (Hinh 1), nguyen ly can bang vat chat dugc phat bieu nhu sau:<br /> ''Ddi V&i mdi d lu&l, thdnh phdn chdt luu-j tich tu se bdng hiiu sd giira thdnh phdn chdt<br /> luu-j chdy vdo v&i thdnh phdn chdt luu-j di ra khdi".<br /> Ta ky hieu: A^ - la tdng khdi lugng nen ep ciia thanh phan chat luu-j tai thdi gian<br /> t, va tai vi tri (x, y, z) trong md (tiic khdi lugng chat luu nen lai trong da chiia trong mdt<br /> don vi thdi gian). M^ - la vector thdng lugng ciia thanh phan chat luu-j tai vi tri (x, y, z)<br /> (tiic la khdi lugng chat luu chay tren mot don vi dien tich va trong mdt don vi thdi gian).<br /> Khi dd, qua trinh xay dung phuong trinh ddng chay tdng quat dua tren nguyen ly bao toan<br /> khdi lugng dugc thuc hien theo trinh tu cac bude sau day:<br /> - Xac dinh 3 hudng chay vao va ra khdi phan tii vi phan ciia thanh phan chat luu-j.<br /> - Tren mdt don vi the tich Av ciia d ludi va trong mdt khoang thdi gian At, thi tdng<br /> khdi lugng thanh phin chit luu-j tich tu la:<br /> ^^•(Ai. - A „ . „ ) = Ax.Ay.Az.(A^„ -A^„,„)<br /> 856 Md hinh ddng chay 3 pha chat luu cd chuyin ddi vat c h a t ^<br /> <br /> <br /> - Tdng khdi lugng thanh phin chat luu-j chay vao d ludi qua cac mat tiet dien d<br /> cac vi tri X, y va z trong khoang thdi gian At la:<br /> Ay.Az.At.Mj^[^ + Ax.Az.At.Mj^i^ + Ax.Ay.At.M^^,^<br /> - Tdng khdi lugng thanh phan chat luu-j chay ra khdi d ludi qua cac mat tiet<br /> dien d cac vi tri (x+ Ax), (y+ Ay) va (z+ Az) trong mdt khoang thdi gian At la:<br /> Ay.Az.At.Mj,„,,, + Ax.Az.At.Mjy,y,^y +Ax.Ay.At.Mj^,^,^,<br /> - Thiet lap phuong trinh can bang ve khdi lugng tren co sd cac ket qua tinh<br /> toan, chia ca hai ve ciia phuang trinh nay cho Av ta cd:<br /> <br /> <br /> At Ax Ay Az<br /> - Cho ca hai ve ciia phuong trinh tren qua gidi han tiic Ax, Ay, Az ^ 0 va<br /> At -^ 0 ta thu dugc phuong trinh dang tdng quat ciia dong chay chat luu nhu<br /> sau:<br /> dA:J fdM.^J" dM..„ dM^A<br /> _i j^+. •'^ = -V[Mp, Mj=Mj,x + Mj^y + Mj,z a = l , N ) (1)<br /> dt dx dy dz<br /> Trong cdng thiic (1), VD la ky hieu toan tii tuong duong vdi Divergence (Div).<br /> Gia sii rang, tai mdt vi tri cd tga do (x, y, z) trong md ta cd dat mdt gieng khoan khai<br /> thac hoae bom ep thanh phan chat luu-j vdi luu lugng qj, khi dd phan tii vi phan cd chiia<br /> diem (x, y, z) cd sir mat mat hoae bd sung nang lugng, nhu vay phuong trinh (1) dugc viet<br /> lai vdi dang day dii nhu sau:<br /> <br /> - ^ = -V[M^±6(x,y,z)Q^ a = l , N ) (2)<br /> dt<br /> d day, ham sd 5(x, y, z) la ham Dirac, 5(x, y, z) = 1 tai d ludi chiia dilm (x, y, z) cd<br /> dat gilng khoan khae thac, nguge lai 5(x, y, z) = 0.<br /> Gia sir rang, ddng chay trong md cd L pha chat luu vdi chi sd quy udc la / (z = 1, L),<br /> mdi pha chat luu-i cd su pha trdn ciia N thanh phan chit luu-j, gia su ring Cj tuong iing<br /> la phan vat chat ciia thanh phany nim trong pha i, khi dd ta cd:<br /> <br /> Xc,-l(i=l,L) (3)<br /> <br /> Vi vector thdng lugng tdng cdng ciia thanh phan chat luu-j la M^ dugc xac dinh<br /> bang tdng cac vector thdng lugng thanh phin chit luu-j nam trong tat ca cac cac pha chit<br /> luu-i, nen ta cd:<br /> <br /> M,:=tc,^M (4)<br /> <br /> G = 1, N; M' la vector thdng lugng ciia pha chit luu-i)<br /> Tuygn tap bao cao HQi nghj KHCN "30 nam Dau khi Vi^t Nam: Cff hpi mdi, thach thiic mdi" 857<br /> <br /> <br /> Bang viec djnh nghia p, (kg/m^), mat do ciia pha chit luu-i, la khdi lugng ciia pha<br /> chit luu-i trong phin lo hdng ciia mdt don vi the tich da chiia, ta suy ra:<br /> M'=PiV, (5)<br /> (/ = 1, L; v_ la vector van tdc pha chat luu-i)<br /> Gia su rang cac dieu kien md thda man mdt sd gia thuyet vat ly de cd the ap dung<br /> dinh luat Darcy, khi do vector van tdc v' cua mdi pha chat luu-i cd mdi quan he vdi<br /> gradient (V) ciia ap suat chat luu-i (P,) va dugc xac dinh bdi cdng thiic sau:<br /> <br /> V, =-M(VP,-Y,Vz) = - ^ V O , (6)<br /> <br /> (i=l,L)<br /> 5P 5P 5P<br /> 0 day, Q„ -5(x,y,z) lo ' Qv 6(x,y,z) Qg=5(x,y,z)-^q^ (26)<br /> P B P B<br /> r o c r w V<br /> <br /> Nhu vay, he phuong trinh (19) - (24) neu tren la phuong trinh ddng chay 3 pha, 3<br /> thanh phan chat luu dau, nude va khi, chiing ta cd 6 phuang trinh vdi 6 an sd la Pj, Sj (i =<br /> o, w, g), do vay ve phuong dien ly thuyet bai toan cd ldi giai.<br /> Neu trong gia thuyet ciia md hinh 3 pha dau, nude va khi khdng cd mat ciia pha khi,<br /> khi dd ta cd bai toan 2 pha dau va nude, phuong trinh (21) va (24) se bi loai bd, phuong<br /> trinh (22) trd thanh: So + S, = 1, va ket qua trong trudng hgp nay se cd he 4 phuong trinh<br /> vdi 4 an sd Pj, Sj (i = o, w).<br /> Trong thuc te, he thdng phuang trinh ddng chay 3 pha (19) - (24) dugc giai bing cac<br /> phuong phap sd nhu sai phan hiiu ban hoae phan tii hiiu ban. Hien nay, phuong phap sai<br /> phan hiiu ban dugc iing dung nhieu nhat trong cac bd phan mem md phdng ciia cac cdng<br /> ty dau tren the gidi. Ve nguyen tac, chiing ta cd the giai bai toan nay true tiep ma khdng<br /> can thuc hien bat ky mdt bien ddi nao khae tren co sd mdt luge dd sai phan an Crank-<br /> Nicholson ddi vdi ca 6 phuong trinh neu tren, tuy nhien trong trudng hgp nay ta nhan<br /> dugc mdt he thdng phuong trinh sai phan vdi sd rang bugc khdng Id, day la ban chi ciia<br /> phuong phap.<br /> De giai quyet cac ban che tren, ngudi ta tiep tuc bien ddi he (19) - (24) theo xu<br /> hudng giam sd bien, dua ve sd lugng phuang trinh it hon. Chang ban, bang phep thay thi<br /> cac dai lugng P^, P,, va S^ nhu sau: Sg = 1 - So - Sw ; Pv, = Po - Pcwo; Pg = PQ + Pcgo, ta de<br /> dang kilm tra dugc he thing (19) - 24) se giam xulng cdn he 3 phuong trinh vdi 3 In sl<br /> l a PQ, OQ, O,,..<br /> Tuygn tap bao cao HQi nghj KHCN "30 n2m Dau khi Viet Nam: Cff hdi mdi, thach thuc mdi^ 861<br /> <br /> Mat kbac, bang mdt day cac phep biin dii co ban nhu thay bien, liy dao ham, nhdm<br /> cac hang thiic, v.v... tu he (19) - (24) tac gia da thu dugc mdt phuong trinh dao ham rieng<br /> loai Parabol vdi mdt In sd la ap suit pha diu {Po), phuong trinh dugc viit nhu sau:<br /> <br /> ( t ) C , ^ = V D ( ( ^ „ + ^ „ + ^ J V P 4 + V L { G , P „ } + VG{(^„p„+^^p^+X^pJgVz}<br /> (27)<br /> + VC(XgVP,^o}-VC(^wVPc.o} + H,+Q,<br /> <br /> Trong dd:<br /> ^o=B„T„; X^=B^\', ?^g=BgTg<br /> (he sd dich chuyen ciia cac pha dau, nude va khi)<br /> ^ s, aB„ , s„ aB^ ^ Sg aB^ B^S, aR ^<br /> C.=<br /> ^B„ ap„ B^ ap„ B, 5P„ B„ apo y<br /> <br /> (tdng nen ep)<br /> <br /> Q.=BoQo+B^Q„+BgQg=5(x,y,z) ^ + iw. + .-^8<br /> <br /> (tdng luu lugng khai thac)<br /> <br /> vqG,p„} = ' Z T . ^ . B . , T 5R, 5 ^ aR, ap„<br /> Vi=o<br /> r u<br /> ^ " ax<br /> ''°' dx dx V,=oi^''t-- ''"' dy ay<br /> 5R, ap„<br /> vi=o az ''"' dz az<br /> <br /> ae ap ae ap<br /> H. w cw< +T. +T w cwc<br /> dx dx "^ ay ay az az<br /> r aOg ap„. aB„ ap ae ap ^<br /> ^^ dx dx ^' dy dy<br /> ego , TT g<br /> '' dz dz<br /> cgc<br /> +<br /> <br /> „ ae ae^ ae^ 5R<br /> + T Y — ^ + T Y —— + T Y — ^ - B T Y Az<br /> oz ' 0 ^. WZ ' W -\ gz'g az<br /> -u, g oz' az<br /> Trong phuongaztrinh (27),azcac hang thiic Q„ H, bao gdm cac he sd gian nd the tich,<br /> cac dai lugng PVT va luu lugng khai thac cua cac pha dau, khi va nude. Giai phuang<br /> trinh (27) bang phuang phap sai phan hiiu ban, thi du nhu, phuong phap ADI (Alternating<br /> Direction Method), tir cac gia tri ban dau ciia tat ca cac tham sd (tai n = 0), tiic tii bude<br /> thdi gian (t = n), ta se tinh dugc ap suat pha dau Po tai bude thdi gian (t = n + 1) tai cac<br /> diem giiia cac d ludi, biet gia tri Po ta se tinh dugc tat ca cac an sd cdn lai nhu P,„ Pg va S,<br /> (i = o, w, g) tai bude thdi gian (t = n + 1) tren co sd thay thi P^ vao he (19) - (24) va kilm<br /> tra cac dieu kien can bang ciia he phuong trinh nay. Ndi rieng khi tinh ap suat cua pha khi,<br /> chiing ta can kiem tra dieu kien tdn tai pha khi tren co sd kilm tra gia tri ap suit bao hda.<br /> Tir ket qua tren, chiing tdi hy vong ring, nlu sii dung cac ky thuat mdi trong phuang<br /> phap sai phan biiu ban trong nhiing nam gin day, thi viec giai phuong trinh (27) se don<br /> gian hon so vdi viec true tilp giai he thing (19) - (24).<br /> 862 Md hinh ddng chay 3 pha chat luu cd chuvgn ddi vat chat»^<br /> <br /> <br /> K E T LUAN<br /> Viec tim hieu sau sac md hinh bai toan ddng chay nhieu pha chat luu tir co so xay<br /> dung md hinh vat ly - toan cd y nghia quan trgng cho cac ky su, qua dd hg se nam chac y<br /> nghia vat ly cac tham sd trong md hinh, dieu nay giiip cho hg danh gia va dieu chinh cac<br /> tham sl diu vao mdt each hgp ly khi khai thac va su dung cac he thing phan mem md<br /> phdng md.<br /> Ndi rieng, de nghien ciiu, phat trien va xay dung mdt bd phin mem md phdng md<br /> thi tinh diing dan trong cac gia thuyet vat ly dua ra cho viec thiet lap phuong trinh ddng<br /> chay cac pha chat luu, md hinh ve dieu kien bien ddi vdi mdt md cu the, van de xii ly sd<br /> lieu de danh gia cac tham sd dau vao cho he thdng la cac yeu td quan trgng va cd y nghia<br /> quyet dinh den thanh cdng.<br /> Vdi su phat trien to ldn ciia chuyen nganh toan iing dung va cua cdng nghe thdng<br /> tin, phuong trinh ddng chay 3 pha chat luu (27) hien nay cd nhieu phuong phap ky thuat<br /> sd kbac nhau de giai, van de quan trgng nhat dugc dat ra la: lira chgn phuong phap sd de<br /> giai va danh gia tinh hieu qua ciia phuong phap nay xet tren tat ca cac phuong dien nhu<br /> tinh dn dinh ciia thuat toan, tdc do hdi tu, thdi gian tinh toan, bd nhd va kha nang td chiic<br /> lap trinh.<br /> <br /> <br /> <br /> TAI LIEU THAM KHAO<br /> <br /> 1. Henry B. Criclow. Modem reservoir engineering: A simulation approach. Prentice<br /> Hall Inc.<br /> 2. G. W. Thomas, 1981. Principles of hydrocarbon reservoir simulation. Internal Human<br /> Resources Development Coporation.<br /> 3. William H. Press, Brian P. Flannery, Saul A. Teukolsky, William T. Vetterling.<br /> Numerical recipes. Cambridge University Press (Fortran version).<br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
7=>1