Современные гидродинамические модели нефтяных и газовых месторождений становятся более детальными, расчетные ячейки в них становятся мельче, а число этих ячеек лавинообразно растет. Для крупных и гигантских месторождений число расчетных ячеек в моделях может превышать 109. Секторные модели всегда нарушают гидродинамическую целостность объектов моделирования, что может приводить к ошибкам.
Разработана и апробирована вычислительная технология, позволяющая снять ограничения на размер и детальность гидродинамических моделей. Эта технология основана на декомпозиции больших моделей с созданием системы секторных моделей и раздельном последовательном или параллельном счете. Целостность исходной гидродинамической системы обеспечивает алгоритм итерационного сопряжения секторных моделей - Iterative Fitting Boundary Conditions (IFBC), разработанный авторами. Этот алгоритм является более общим, чем известный алгоритм, использующий условия Flux Boundary Conditions (FBC) гидродинамических симуляторов. Основой технологии является программная система ИНТЕРМОД для вычислительных кластеров. Основные функции ИНТЕРМОД - декомпозиция больших моделей и создание системы секторных моделей, итерационное сопряжение и управление временными шагами сопряжения секторных моделей. Система ИНТЕРМОД не является самостоятельным гидродинамическим симулятором, а использует внешние симуляторы как расчетные модули.
В качестве примера рассмотрено месторождение размером 50х80 км, включающего четыре объекта разработки и газовую шапку, которое эксплуатируется 44 года. На месторождение пробурено более 15000 скважин. На месторождении выделено 200 участков моделирования, для которых созданы секторные модели. Общее число расчетных ячеек достигает 800 млн для разных реализаций моделей. Выполнено моделирование на полной модели с сопряженными и несопряженными гидродинамическими секторными моделями. Моделирование без сопряжения секторных моделей приводит к ошибкам более 150 % по накопленной добыче газа газовой шапки (FGPTF, WGPTF) и более 200 % по накопленной добыче нефти по скважинам (WOPT) в сравнении с полной моделью. Применение алгоритма IFBC уменьшает эти ошибки до 2-3 %. Для 10 вычислительных узлов получено ускорение расчетов в 7-8 раз, для 40 вычислительных узлов при 90-100 % балансировке их загрузки - в 35 раз.
Системы ИНТЕРМОД применима для моделирования крупных месторождений; расчета разнородных секторных моделей как единой гидродинамической системы; «вживления» секторных моделей в другие модели.
Список литературы
1. Костюченко С.В. Технология моделирования крупных месторождений системами сопряженных секторных моделей. Ч. 2. Метод итерационного сопряжения секторных моделей // Нефтяное хозяйство. – 2012. – № 4. – C. 96–100.
2. Технология моделирования крупных месторождений системой сопряженных секторных моделей. Ч. 3. Апробация технологии на примере моделей пластов АВ1-5 Самотлорского месторождения / С.В. Костюченко, Д.В. Толстолыткин, А.А. Чупров, М.Б. Шинкарев // Нефтяное хозяйство. – 2013. – № 8. – C. 78–81.
3. Modeling experience giant oil and gas fields of integrated sectorial models/S.V. Kostyuchenko, D.V. Tolstolytkin, A.A. Chuprov, A.S. Smirnov // SPE 171247. – 2014.
4. Костюченко С.В. Технология параллельного гидродинамического моделирования гигантских нефтегазовых месторождений системами сопряженных секторных моделей // Нефтяное хозяйство. – 2015. – № 10. – C. 68–73.
