МЫСЛИ В СЛУХ
Эксперимент или расчёт:
границы применимости
МЫСЛЬ 1

1
Хочу затронуть проблему экспериментально-расчётного симбиоза, который существует в лабораториях PVT. Попробуем разобраться.
На сегодняшний день научное сообщество достигло значительных результатов в области моделирования пластовых флюидов. И параметры пластовых флюидов, относящихся к типу «black oil» (это не только пластовая нефть, но и пластовый газ) могут быть спрогнозированы с хорошей степенью достоверности, иногда даже лучшей чем сам эксперимент. Тем не менее, обойтись совсем без экспериментов нельзя. Качественные замеры на высокоточной аппаратуре позволяют скорректировать параметры уравнения фазового состояния. Последнее является основой математического моделирования изменения свойств пластового флюида и прогнозирования разработки месторождения углеводородов. Источником современного уравнения состояния является закон физики о состоянии идеального газа Менделеева-Клайперона, а его прадедом - уравнение Ван-дер-Ваальса.

2
Изобретён великолепный инструмент помогающий проводить математическое моделирование свойств пластовых флюидов в разных термобарических и фазовых условиях. Однако, как это часто бывает, полезные инструменты можно применять не только в хороших делах. Уравнение состояние начали использовать для расчёта свойств и подмены реальных экспериментальных данных. В какой-то мере это было оправдано при отсутствии высокоточной аппаратуры, а также при замене длительных экспериментов пластовых флюидов, параметры которых хорошо поддаются физико-математическому прогнозу. Отечественные методики расчёта уравнения состояния также послужили стимулом для использования в 90-ых годах расчётных методов определения свойств пластового флюида в лабораториях и уменьшения объёмов экспериментальных исследований. Но так ли уж необходимо использование уравнения состояния в лаборатории?

3
Здесь нужно отделить реально полезные математические методики и расчёты, которые недопустимо использовать в лабораториях.

1. Не секрет, что многие параметры флюидов, присутствующие в техническом отчёте по исследованию пластового флюида (PVT), имеют расчётное происхождение и как правило не определяются экспериментально. Например, вязкость газа на ступенях дифференциального разгазирования. Это оправдано, т.к. такие параметры часто имеют меньшие погрешности при оценке расчётным методом, чем экспериментальным. Часто эти параметры оцениваются в лаборатории по корреляциям, но также допустимо использование и уравнения состояния с предварительной настройкой его коэффициентов.
Корректировка экспериментально замеренных значений параметров, путём их сглаживания – является общепринятой методикой работы PVT лаборатории. Это необходимо ввиду неточности замеров аппаратуры. Здесь можно использовать либо математические методы сглаживания, либо опять же - уравнение состояния. Несмотря на то, что использование уравнения состояния в лаборатории не запрещается, полное отсутствие уравнения состояния в инструментарии инженеров современной PVT лаборатории вполне возможно и является стандартом де-факто лаборатории высокого уровня.
2. Вторая методика, используемая в PVT лабораториях, сводится к частичному использованию уравнения состояния для симуляции проведения некоторых ключевых PVT экспериментов. Основой для проведения расчётов служат результаты экспериментальных исследований, проведённых с пробой пластового флюида в минимально допустимом объёме. Как правило это результаты определения состава пластового флюида, проведения стандартной сепарации, исследования при постоянном составе и вязкости пластовой нефти. Параметры уравнения состояния настраиваются на воспроизведение экспериментальных данных, после чего проводится симуляция более сложных экспериментов (дифференциальное разгазирование, ступенчатая сепарация, исследование на истощение, вязкость пластового флюида в расширенном диапазоне). По накопленным автором настоящей статьи исследованиям, данная методика позволяет получать расчётные данные максимально приближенные к экспериментальным замерам для пластовых флюидов типа «black oil». В данном случае разработка уравнения состояния сыграла положительную роль для снижения трудо- и времязатратных объёмов экспериментальных работ в лаборатории. Однако для применения данной методики требуется обоснование и проработка критериев её использования, что, к сожалению, не сделано. Ну и как частный случай использования данной методики, симуляция экспериментов в лаборатории может выполняться с использованием не настроенного на эксперимент уравнения, вплоть до полного отсутствия экспериментальных замеров. Этот случай, конечно, не допустим, и его применение в лабораториях должно быть прекращено.

4
Не смотря на довольно успешное применение уравнения состояния в лаборатории, ценность получаемой информации не превышает ценности экспериментальных значений. Это своего рода мыльный пузырь, который можно раздувать до больших размеров, но смысловой нагрузки расчёты на уравнении состояния не несут. Если экспериментальные данные хорошо воспроизводятся расчётными методами, а результаты прогноза не отличаются от экспериментальных данных в заданных погрешностях, то точно также расчётным путём можно получить параметры флюида и в гидродинамической модели для прогноза добычи. Именно это и является целью использования уравнения состояния.

В следствии вышесказанного, применение уравнения фазового состояния в PVT лаборатории в лучшем случае является бесполезным оправданием завышенного объёма выполненных работ, а в худшем – является предметом подлога и искажения истинных значений параметров пластового флюида.

Каковы же причины использования уравнения состояния в PVT лаборатории? Вот главные из них.
1. Отсутствие современного высокоточного оборудования
2. Отсутствие заинтересованности в качестве работ (нет конкуренции или духа соперничества, сребролюбие руководства)
3. Отсутствие профессиональных кадров

К сожалению, во многих лабораториях нашей страны используется уравнение состояния. Это могут быть и небольшие независимые лаборатории, и лаборатории крупных нефтяных корпораций. Косвенными признаками использования в лаборатории расчётных методов могут, например являться объёмы выполненных работ лаборатории за год, которые можно оценить по фактически представленным работам в технических отчётах лаборатории. Соотнеся время работы лаборатории, количество одновременно используемого оборудования и время выполнения экспериментальных исследований можно определить реальные и фактические объёмы выполненных работ. Как правило, объёмы закрываемых работ лаборатории в несколько раз превышают объёмы работ, которые реально может выполнить лаборатория.

Какой же выход из данной проблемы?


5
Независимые лаборатории проверить и контролировать сложно. Заставить их работать качественно может только конкурентная борьба и уважение к репутации компании, которую легко потерять, но трудно завоевать.

Лаборатории крупных нефтегазовых компаний, казалось бы, избавлены от поисков вариантов выживания и от влияния негативных явлений на рынке. Однако, безграмотный менеджмент легко может убить у сотрудников не только способность качественно работать, но и желание что-либо творить, превратив научный потенциал лаборатории в бюрократическую помойку.
В таких лабораториях, как правило, отсутствует конкуренция, и это тоже тормоз для качественной работы. Наладить качественную работу в корпоративной лаборатории, к сожалению, может только сама корпорация.

Однако обсуждению работы разных лабораторий, возможно будет посвящен отдельный разговор.

Гужиков П.А.
30.11.2019

Внимание: Любое использование данного текста разрешено только с письменного согласия автора
Made on
Tilda