Российские ученые в г. Белгороде создали прототип гидродинамического симулятора призабойной зоны нефтяной скважины
Белгород, 19 авг - ИА Neftegaz.RU.Ученые Белгородского государственного университета (БелГУ) создали новый способ оптимизации разработки урановых и углеводородных месторождений.
Об этом напомнила пресс-служба БелГУ.
Прототип гидродинамического симулятора был разработан профессором А. Мейрмановым и доцентом О. Гальцевым.
Статью Математическое моделирование операций по добыче урана и углеводородов кфм О. Гальцев анонсировал еще в ноябре 2019г. в журнале IOP Science.
Разработка месторождений урана и углеводородов - сложный технологический процесс, состоящий из нескольких операций.
Одна из них - растворение горной породы кислотой (подземное выщелачивание).
Белгородские ученые озаботились моделированием этой операции на макроскопическом уровне, но на базе фундаментальных законов механики и химии на уровне пор.
Математическая модель, полученная в масштабе пор, не может быть использована в практических приложениях, но ее простая и математически верная форма допускает дальнейшую аппроксимацию системой усредненных уравнений.
Динамика жидкости и концентрация реагента описывается системой уравнений Дарси и уравнением конвекции-диффузии, соответственно, полученными путем гомогенизации исходной микроскопической задачи на уровне пор.
Для численного решения системы уравнений используется метод конечных разностей на равномерно разнесенной шахматной сетке.
Проведена временная и пространственная дискретизация уравнений.
Приведены результаты численных экспериментов.
Полученные результаты могут помочь проанализировать движение фронта активного раствора в пористой среде и физико-химические процессы в ней.
Одна из них - растворение горной породы кислотой (подземное выщелачивание).
Белгородские ученые озаботились моделированием этой операции на макроскопическом уровне, но на базе фундаментальных законов механики и химии на уровне пор.
Математическая модель, полученная в масштабе пор, не может быть использована в практических приложениях, но ее простая и математически верная форма допускает дальнейшую аппроксимацию системой усредненных уравнений.
Динамика жидкости и концентрация реагента описывается системой уравнений Дарси и уравнением конвекции-диффузии, соответственно, полученными путем гомогенизации исходной микроскопической задачи на уровне пор.
Для численного решения системы уравнений используется метод конечных разностей на равномерно разнесенной шахматной сетке.
Проведена временная и пространственная дискретизация уравнений.
Приведены результаты численных экспериментов.
Полученные результаты могут помочь проанализировать движение фронта активного раствора в пористой среде и физико-химические процессы в ней.
Разработка поможет наиболее полно извлекать полезные ископаемые из месторождений.
При этом извлечение будет экономически выгодным.
Математик О. Гальцев к делу подошел основательно.
Пример конечно-разностного аналога уравнения из его статьи.
Похоже, не перевелись еще на Руси богатыри - математики.
Тезисы О. Гальцева:
- компании, добывающие полезные ископаемые, используют методы компьютерного моделирования, чтобы извлекать из месторождения больше.
- во всех используемых сейчас симуляторах заложены макроскопические (средний масштаб в метрах) математические модели, которые состоят из известных уравнений физики и химии, полученных с помощью умозрительных заключений.
- не существует математического обоснования корректности этих моделей.
- частично этот недостаток можно компенсировать большим количеством параметров, подобранных вручную для более точного совпадения с экспериментальными данными.
- новая разработка такого недостатка не имеет в принципе, поскольку используется масштаб пор, а затем - на макроскопическом уровне используются усредненные аналоги исходных уравнений.
- особое внимание уделено поведению границы контакта жидкости и твердого тела, т.к. именно там происходит растворение породы реагентом, который изменяет концентрацию закачиваемой кислоты и геометрию порового пространства.
- в основе нового прототипа гидродинамического симулятора уранового месторождения или призабойной зоны нефтяной скважины помимо новых математических моделей были разработаны вычислительные алгоритмы и научно-исследовательская версия программного обеспечения (ПО).
- эта база позволяет определять оптимальные значения малых параметров и проводить численные эксперименты на микро- и макроуровне описания среды в абсолютно твердом пористом грунте.
- серия проведенных компьютерных расчетов показала согласованность результатов решения сформулированной микроскопической задачи и уже существующих формулировок, выведенной усредненной и исходной задачи.
- результаты исследования могут стать основой для будущего гидродинамического симулятора уранового месторождения или нефтяных резервуаров, который заинтересует ряд компаний в России и за рубежом, в т.ч. в Казахстане, Франции, Эквадоре и Австралии.