DOI: https://doi.org/10.26089/NumMet.v25r216

Комплекс программ для двумерного моделирования флюидодинамических процессов в гидратосодержащей среде осадочных бассейнов

Авторы

  • А. Э. Бакир

Ключевые слова:

математическое моделирование
газовые гидраты
метод опорных операторов
нерегулярные сетки
осадочные бассейны
неклассический закон движения

Аннотация

В настоящее время исследование газогидратных месторождений является весьма актуальным. Изучение содержащих газогидраты осадочных бассейнов затруднено наличием в них сложной геометрии регионов (пропластков, сдвиговых и низкопроницаемых зон и т.д.). Площадные и профильные расчеты обладают пространственной стратиграфической неструктурированностью областей, их произвольным расположением и переменной эффективной толщиной пластов. В данной работе рассматривается задача двумерной фильтрации в зоне трехфазного гидратного равновесия (газ, гидрат, вода) с учетом возможной слабой проницаемости пород. Для решения этой задачи применяется оригинальная фильтрационная модель с неклассической формой закона движения. На основе метода опорных операторов разработаны эффективные вычислительные алгоритмы, выделяющие гиперболическую (для переноса водо- и гидратонаыщенностей) и пьезопроводно-диссипативную части задачи. Выполнена их программная реализация на сетках нерегулярной структуры, позволяющих моделировать процессы диссоциации газовых гидратов в осадочных бассейнах сложного геометрического и литологического строения. Проведены численные расчеты для модельной области с параметрами, соответствующими реальному осадочному бассейну в Южно-Китайском море.

Загрузки

Опубликован

2024-05-17

Выпуск

Том 25 (2024): Выпуск 2.

Раздел

Методы и алгоритмы вычислительной математики и их приложения

Автор

А. Э. Бакир

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Институтский пер., 9, 141701, Долгопрудный
• аспирант

Библиографические ссылки

  1. V. T. Gudzenko, A. A. Varenichev, and M. P. Gromova, “Gas Hydrates. Information and Analytical Review,” Geology, Geophysics and Development of Oil and Gas Fields. No. 5, 39-68 (2016) [in Russian].
  2. T. V. Matveeva, Formation of Hydrocarbon Gas Hydrates in Subaquatic Environments. in World Ocean , Vol. 3: Solid Minerals and Gas Hydrates in the Ocean (Nauchnyi Mir, Moscow, 2018), pp. 586-697 [in Russian].
  3. Z. R. Chong, S. H. B. Yang, P. Babu, et al., “Review of Natural Gas Hydrates as an Energy Resource: Prospects and Challenges,” App. Energy 162, 1633-1652 (2016).
    doi 10.1016/j.apenergy.2014.12.061
  4. X.-Q. Pang, C.-Z. Jia, Z.-X. Chen, et al., “Reduction of Global Natural Gas Hydrate (NGH) Resource Estimation and Implications for the NGH Development in the South China Sea,” Pet. Sci. 19 (1), 3-12 (2022).
    doi 10.1016/j.petsci.2021.12.006
  5. S. Sh. Byk, Yu. F. Makogon, and V. I. Fomina, Gas Hydrates (Khimiya, Moscow, 1980) [in Russian].
  6. K. S. Basniev, I. N. Kochina, and V. M. Maksimov, Underground Hydromechanics (Nedra, Moscow, 1993) [in Russian].
  7. O. Ju. Poveschenko, I. V. Gasilova, I. I. Galiguzova, et al., “A Fluid Dynamics Model for a Porous Media, Containing Gas Hydrate Deposits,” Mat. Model. 25 (10), 32-42 (2013).
  8. Yu. Poveshchenko, P. Rahimly, O. Rahimly, et al., “A Numerical Approach to Study the Thermal Influence on Gas Hydrates by Physical Process Splitting,” Int. J. Numer. Anal. Model. 17 (3), 404-433 (2020).
  9. N. Alekseeva, V. Podryga, P. Rahimly, et al., “Mathematical Modeling of Gas Hydrates Dissociation in Porous Media with Water-Ice Phase Transformations Using Differential Constrains,” Mathematics. 10 (19), 3470-3489 (2022).
    doi 10.3390/math10193470
  10. P. I. Rahimly, Yu. A. Poveshchenko, O. R. Rahimly, et al., “The Use of Splitting with Respect to Physical Processes for Modeling the Dissociation of Gas Hydrates,” Mat. Model. 29 (7), 133-144 (2017) [Math. Models Comput. Simul. 10 (1), 69-78 (2018)].
    doi 10.1134/S2070048218010118
  11. A. E. Bakeer, Yu. A. Poveshchenko, V. O. Podryga, and P. I. Rahimly, Spatial Filtration Model of Hydrate-containing Media with a Non-classical Law of Motion , Preprint No. 10 (Keldysh Institute of Applied Mathematics, Moscow, 2024) [in Russian].
    https://keldysh.ru/papers/2024/prep2024_10.pdf . Cited May 1, 2024.
    doi 10.20948/prepr-2024-10
  12. A. E. Bakeer, Yu. A. Poveshchenko, V. O. Podryga, and P. I. Rahimly, “About One Spatial Filtration Model with a Non-classical Law of Motion in a Hydrate-containing Medium,” Mat. Model. 36 (2), 77-98 (2024).
    doi 10.20948/mm-2024-02-05
  13. A. A. Samarskii, V. F. Tishkin, A. P. Favorsky, and M. Yu. Shashkov, “Use of the Support Operator Method for Constructing Difference Analogues of Operations of Tensor Analysis,” Differ. Uravn. 18 (7), 1251-1256 (1982).
  14. K. Lipnikov, G. Manzini, and M. Shashkov, “Mimetic Finite Difference Method,” J. Comput. Phys. 257, Part B, 1163-1227 (2014).
    doi 10.1016/j.jcp.2013.07.031
  15. A. A. Samarskii, A. V. Koldoba, Yu. A. Poveshchenko, et al., Difference Schemes on Irregular Grids (Kriterii, Minsk, 1996) [in Russian].
  16. J.-L. Ye, X.-W. Qin, W.-W. Xie, et al., “The Second Natural Gas Hydrate Production Test in the South China Sea,” China Geol. 3 (2), 197-209 (2020).
    doi 10.31035/cg2020043
  17. X. Ma, Y. Sun, B. Liu, et al., “Numerical Study of Depressurization and Hot Water Injection for Gas Hydrate Production in China’s First Offshore Test Site,” J. Nat. Gas Sci. Eng. 83, Article ID 103530 (2020).
    doi 10.1016/j.jngse.2020.103530
  18. H. Su, D. Wang, P. Zhang, et al., “A New Method to Calculate the Relative Permeability of Oil and Water in Tight Oil Reservoirs by Considering the Nonlinear Flow,” Geofluids. 2022, Article ID 9450967 (2022).
    doi 10.1155/2022/9450967
  19. E. A. Bondarev, G. D. Babe, A. G. Groysman, and M. A. Kanibolotskiy, Mechanics of Hydrate Formation in Gas Flows (Nauka, Novosibirsk, 1976) [in Russian].
  20. K. Aziz and A. Settari, Petroleum Reservoir Simulation (Applied Science Publ., London, 1979; Inst. Komp’yut. Issled., Moscow-Izhevsk, 2004).
  21. L. A. Hageman and D. M. Young, Applied Iterative Methods (Academic Press, New York, 1981; Mir, Moscow, 1986).
  22. A. Buluç, J. T. Fineman, M. Frigo, et al., “Parallel Sparse Matrix-Vector and Matrix-Transpose-Vector Multiplication Using Compressed Sparse Blocks,” in Proc. 21st Annual ACM Symposium on Parallelism in Algorithms and Architectures, Calgary, Canada, August 11, 2009.
    https://api.semanticscholar.org/CorpusID: 2762299Cited May 1, 2024.
  23. Y. Saad, Iterative Methods for Sparse Linear Systems (SIAM, Philadelphia, 2003; Mosk. Gos. Univ., Moscow, 2013).
    doi 10.1137/1.9780898718003
  24. A. I. Gritsenko, Z. S. Aliev, O. M. Ermilov, et al., Well Testing Guide (Nauka, Moscow, 1995) [in Russian].

Лицензия

Copyright (c) 2024 А. Э. Бакир

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.