Modelowanie numeryczne przepływu i transportu w szczelinie wypełnionej proppantem

• Autorzy: Jasiński Ł. , Dąbrowski M.

Warianty tytułu

EN

Numerical modeling of flow and transport in propped fracture

• Konferencja: Geopetrol 2016 : Współpraca nauki i przemysłu w rozwoju poszukiwań i eksploatacji złóż węglowodorów : X Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna : Zakopane 19--22.09.2016
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przepływ w szczelinie skalnej wypełnionej proppantem kontroluje procesy transportu, a kształt formującego się frontu przepływu może dostarczyć cennych informacji nt. powierzchni wymiany pomiędzy matrycą skalną a spękaniami. Naszym głównym celem jest zrozumienie procesów związanych z przepływem w skali pojedynczych ziaren proppantu przy użyciu symulacji numerycznych i znalezienie odpowiednich technik do przeniesienia tych modeli do skali całego zbiornika. Rozważany model szczeliny składa się z dwóch równoległych gładkich powierzchni, a przestrzeń między nimi wypełniona jest częściowo jedną warstwą proppantu. Przepływ odbywa się w reżimie niskich liczb Reynoldsa wzdłuż ścian szczeliny, a stacjonarne pole prędkości uzyskane jest przy użyciu symulacji numerycznych w trzech wymiarach i uproszczonych symulacji w numerycznych dwóch wymiarach. Poprawność obu podejść została zweryfikowana analitycznie dla jednego ziarna proppantu, jak i poprzez ich wzajemne porównanie dla bardziej skomplikowanych sytuacji. W kolejnym etapie przeprowadzono systematyczne obliczenia efektywnej przepuszczalności szczeliny w dwóch wymiarach dla różnych współczynników wypełnienia szczeliny proppantem oraz stosunków rozwartości szczeliny do średnicy ziarna proppantu (efekt wciskania ziaren proppantu w ścianę szczeliny). Ostatnim etapem było przeprowadzenie symulacji numerycznych transportu w szczelinie dla wcześniej uzyskanych pól przepływu.

EN

Flow in fracture filled in with propping agent controls transport processes, and a shape of fluid front can deliver valuable information on exchange area between matrix and fractures. Our main aim is to understand processes associated with flow in the scale of single proppant grains with the use of numerical simulations and to find optimal techniques to transfer these models to reservoir scale. Considered fracture model consists of two parallel, equidistant plane walls and the volume between them is filled by partial monolayer of proppant. Flow in low Reynold number regime is along fracture walls and a stationary velocity field is obtained by using numerical simulations in three dimensions and simplified numerical simulations in two dimensions. Validity of both approaches were verified analytically for one proppant grain and by their mutual comparison for more complicated situations. In next step, systematic permeability calculations were done for fracture in two dimensions for various packing fractions and fracture aperture to proppant diameter ratios (effect of proppant embedding in fracture wall). In the last step numerical simulation of transport in fracture were performed for earlier obtained velocity fields.

Słowa kluczowe

PL

szczeliny; proppant; przepływ; modelowanie numeryczne

EN

fractures; propping; flow; numerical modelling

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 209 wyd. konferencyjne
• Strony: 789--793
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Jasiński Ł.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Laboratorium Modelowania Procesów Geologicznych

autor

Dąbrowski M.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Laboratorium Modelowania Procesów Geologicznych
• University of Oslo, Physics of Geological Processes

Bibliografia

• [1] Brannon H.D., Malone M.R., Rickards A.R., Wood W.D., Edgeman J.R., Bryant J L. – Maximizing fracture conductivity with proppant partial monolayers: theoretical curiosity or highly productive reality? In SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers, 2004.
• [2] Brinkman H. – A calculation of the viscous force exerted by a flowing fluid dense swarm of particles. Applied Science Research, A1, 27–34; On the permeability of media consisting of closely packed porous particles, Applied Science Research 1947, A1, pp. 81– 86.
• [3] Dabrowski M., Krotkiewski M., Schmid D.W. – MILAMIN: MATLAB-based finite element method solver for large problems. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 2008, vol. 9(4).
• [4] Economides M.J., Nolte K.G. – Reservoir stimulation. 3rd Edition. Wiley and Sons Ltd., New York 2000.
• [5] Fernandez J., Kurowski P., Limat L., Petitjeans P. – Wavelength selection of fingering instability inside Hele-Shaw cells. Physics of Fluids 2001, vol. 13, pp. 3120 –3125.
• [6] King G.E. – Thirty years of gas shale fracturing: what have we learned? In SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers 2010.

Uwagi

Artykuł w części: Warsztaty IV. Nowoczesne technologie stymulacji wydobycia