2 0-2-4-6-8-10-12-14-16
T, ° C
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Рис. 3. Распределение температуры в грунте в зависимости от глубины
В условии( 3) показатели интенсивности солнечной радиации и сезонных изменений температуры воздуха берутся из данных метеостанций либо задаются на основании открытых климатических данных NASA. На рисунке 2 представлены исходные данные для конкретного нефтегазового месторождения.
100 90 70 50 30 10-10-30 q, дВт /( м 2 с)
T air ' ° C январь февраль март апрель май июнь
Рис. 2. Интенсивность солнечной радиации( красный) q и средняя температура воздуха( синий) по месяцам T air для заданного географического места
Остальные параметры, входящие в условие( 3), определяются с учетом данных геофизических исследований для конкретного нефтегазового месторождения. На рисунке 3 представлены данные разведочной скважины о распределении температуры в грунте в конкретный момент времени. июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь
Применяя разработанный итерационный алгоритм для определения некоторых параметров, входящих в нелинейное граничное условие( 3), удается их так определить, чтобы распределение температуры в грунте, найденное при решении уравнения( 1) –( 3), периодически повторялось в течение нескольких следующих лет, что опосредовано позволяет учесть различные климатические и природные особенности рассматриваемого географического места.
Результаты численного моделирования
На основе модели( 1) –( 3) разработан комплекс программ Wellfrost V 1.3, на который было получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012660988 от 4 декабря 2012 года( авторы Ваганова Н. А., Филимонов М. Ю.). Данный комплекс программ был апробирован на восьми нефтегазовых месторождениях, расположенных в зоне вечной мерзлоты, для обустройства которых были разработаны на основании численных расчетов по пакету Wellfrost соответствующие Регламенты, прошедшие техническую экспертизу и утвержденные в Ростехнадзоре. В декабре 2012 года численные результаты, выполненные по программе Wellfrost, по моделированию нестационарных тепловых полей от добывающих скважин были переданы ЗАО « Нордэко Евразия »( Москва), которое занималось мониторингом динамики растепления многолетнемерзлых пород на месторождении « Русское ». В ходе сравнения численных и экспериментальных данных о нахождении границы растепления ММП( нулевой изотермы в грунте) от нагнетательной скважины, эксплуатируемой 3 года, было показано, что численные результаты с точностью до 5 % совпадают с экспериментальными данными, что позволяет считать разработанный алгоритм и пакет программ Wellfros эталоном для тестирования различных других методик.
Приведем некоторые численные расчеты, полученные для ряда российских северных нефтегазовых месторождений.
84 Морские информационно-управляющие системы, 2014 / No. 3( 6)