ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Согласовано Утверждаю

Руководитель ООП Зав. кафедрой разработки по направлению 131000 и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений проф. М.К. Рогачев

ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Математическое моделирование в задачах нефтегазовой отрасли»

(наименование по рабочему учебному плану) Направление: 131000 «Нефтегазовое дело »

Программа:

· «Разработка нефтяных месторождений».

· «Физика пластовых флюидов».

· «Моделирование разработки нефтяных месторождений».

· «Эксплуатация скважин в осложненных условиях».

Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная Составитель: доц. Н.С. Ленченков

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1. Цели и задачи дисциплины:

Изучение дисциплины направлено на развитие навыков научного мышления, а также подходов математического описания закономерностей процессов, происходящих в нефтегазовой отрасли. Дисциплина поможет магистрам выбрать для себя направление дальнейших научных исследований, а также позволит сформировать методологические подходы в постановке и решении задач.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла дисциплин (М.1) основной образовательной программы (по ФГОС ВПО) подготовки магистров по направлению 131000 «Нефтегазовое дело», по программа: «Разработка нефтяных месторождений»; «Физика пластовых флюидов»; «Моделирование разработки нефтяных месторождений»; «Эксплуатация скважин в осложненных условиях». и изучается в течение 9 семестра.

Для освоения курса обучающиеся должны обладать устойчивыми знаниями в рамках курса «Физика нефтяного и газового пласта», «Гидравлика», «Информатика», «Математика», «Разработка нефтяных и газовых месторождений»; «Химия нефти и газа» специальные требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студента не предусматриваются.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении других дисциплин магистерской подготовки.

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование у магистранта нижеперечисленных общекультурных (ОК) и профессиональных (ПК) компетенций в соответствии с ООП ВПО, реализующей ФГОС ВПО.

Обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

- способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

- способность критически оценивать освоенные теории и концепции, переосмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости профиль своей профессиональной деятельности (ОК-3);

- способность собирать, обрабатывать с использованием современных информационных технологий и интерпретировать необходимые данные для формирования суждений по соответствующим социальным, научным и этическим проблемам (ОК-4);

- способность использовать программно-целевые методы решения научных проблем (ОК-5);

- способность самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том числе в новых областях, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-6);

-способность формулировать и решать задачи, возникающие в ходе научноисследовательской и практической деятельности (ПК-1);

- использовать на практике знания, умения и навыки в организации исследовательских работ (ПК-2);

- оформлять научно-технические отчеты, обзоры, публикации по результатам выполненных исследований (ПК-4);

- оценивать перспективы и возможности использования достижений научнотехнического прогресса в инновационном развитии отрасли, предлагать способы их реализации (ПК-5);

- планировать и проводить аналитические, имитационные и экспериментальные исследования, критически оценивать данные и делать выводы (ПК-7);

- использовать профессиональные программные комплексы в области математического моделирования технологических процессов и объектов (ПК-8);

- проводить анализ и систематизацию научно-технической информации по теме исследования, осуществлять выбор методик и средств решения задачи, проводить патентные исследования с целью обеспечения патентной чистоты новых разработок (ПК-9).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

знать:

· методы решения дифференциальных уравнений (ОК-1, 3, 11, 13, 21; ПК – 1, 2, 3, 4, 7, 9, 10, 13, 17, 18, 20, 21);

· основные принципы построения физических и математических моделей (ОК-1, 3, 11, 13, 21; ПК – 1, 2, 3, 4, 7, 9, 10, 13, 17, 18, 20, 21);

· основные программные комплексы моделирования разработки нефтяных месторождений (ОК-1, 3, 11, 13, 21; ПК – 1, 2, 3, 4, 7, 9, 10, 13, 17, 18, 20, 21);

уметь:

· составлять и решать дифференциальные уравнения фильтрации пластовых флюидов в пласте (ОК-1, 3, 11, 13, 21; ПК – 1, 2, 3, 4, 7, 9, 10, 13, 17, 18, 20, 21);

· выполнять регрессионный анализ экспериментальных данных (ОК-1, 3, 11, 13, 21; ПК – 1, 2, 3, 4, 7, 9, 10, 13, 17, 18, 20, 21);

· выполнять прогноз параметров различных процессов (ОК-1, 3, 11, 13, 21; ПК – 1, 2, 3, 4, 7, 9, 10, 13, 17, 18, 20, 21).

· современными методами построения постоянно действующих геологотехнологических моделей разработки нефтяных месторождений (ОК-1, 3, 11, 13, 21;

ПК – 1, 2, 3, 4, 7, 9, 10, 13, 17, 18, 20, 21).

4. Объем дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы.

В том числе:

Лекции Семинары (С) Лабораторные работы (ЛР) В том числе:

Курсовой проект (работа) Расчетно-графические работы Реферат Другие виды самостоятельной работы:

занятиям) *Примечание: Дифференциальный зачет (Д/3) выставляется по совокупности оценок текущей успеваемости 5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины Введение в теорию мо- Основные представления о моделировании природных делирования процессов объектов. Понятие о физических и математических модев задачах нефтегазо- лях. Принципы построения физических и математических Методы численного Способы решения дифференциальных уравнений: явный решение дифференци- и неявный методы решения. Начальные и граничные усальных уравнений ловия. Простейшие задачи, приводящие к уравнениям различных типов. Типы граничных условий. Корректность постановки краевой задачи.

Статистические методы Основные этапы статистического исследования. Основанализа данных ные методы и задачи статистического исследования. Статистический анализ одномерных выборок. Регрессионный Моделирование пла- Основные уравнения фильтрации жидкости и газа. Модестовых систем и сква- лирование скважин. Исходная информация для моделижин рования. Схематизация пласта и выбор расчетной модели.

Воспроизведение истории разработки. Постоянно действующие модели. Прогноз технологических показателей 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами Наименование обеспечиваемых № № разделов данной дисциплины, необходимых № (последующих) дисциплин для изучения обеспечиваемых дисциплин Программа «Моделирование разработки нефтяных месторождений»

Применение ЭВМ в расчётах по тяных и газовых месторождений Применение ЭВМ в расчётах Программа «Разработка нефтяных месторождений»

Гидродинамические исследования скважин и пластов Разработка нефтяных и газовых Моделирование разработки нефтяных месторождений Особенности разработки и эксплуатации залежей аномальновязких нефтей Реология нефти Программа «Эксплуатация скважин в осложненных условия»

Информационные системы Методология проектирования в нефтегазовой отрасли и управление проектами 5.3 Виды СРС (54 часа) Изучение учебного материала, подготовка практическим занятиям 5.4. Разделы дисциплин и виды занятий № Наименование раздела дисцип- Лекции Прак. Лаб. Семин. СРС Всего п/п газовых пластах Методы численного решение дифференциальных уравнений Статистические методы анализа Моделирование пластовых систем и скважин 6. Лабораторный практикум: не предусмотрен.

7. Практические занятия (семинары):

п/п дисциплины Основные принципы построения физических и математических моделей Простейшие задачи, приводящие к дифференциальным п/п дисциплины уравнениям различных типов.Типы граничных условий Основные этапы статистического исследования. Статистический анализ одномерных выборок Основные уравнения фильтрации жидкости и газа в поровой среде Воспроизведение истории разработки. Постоянно действующие модели 8. Перечень вопросов к зачету по дисциплине.

1. Понятие о физических и математических моделях.

2. Цель математического и физического моделирования процессов.

3. Уравнения математической физики.

4. Принципы составления уравнений в частных производных.

5. Основные определения уравнений в частных производных (порядок уравнения, линейное уравнение, частное решение).

6. Классификация уравнений в частных производных. Однородное и неоднородное уравнение в частных производных.

7. Теорема о частных решениях уравнения в частных производных и отличие от общих решений обыкновенных дифференциальных уравнений.

8. Принципы составления уравнений в частных производных применительно к движению жидкостей в трубах. Уравнение неразрывности. Уравнение движения.

9. Метод аналогий при моделировании процесса переноса.

10. Краевые, начальные и граничные условия.

11. Простейшие задачи, приводящие к уравнениям различных типов.

12. Типы граничных условий(1-го, 2-го, 3-го рода).

13. Корректность постановки краевой задачи.

14. Автомодельное решение уравнений параболического типа.

15. Функция ошибок и ее использование при автомодельном решении.

16. Типы задач, решаемые при моделировании.

17. Основные этапы развития моделирования пластовых систем.

18. Понятие моделирования пласта. Составные части модели пласта.

19. Цель моделирования пластов. Примеры решаемых задач при моделировании пластов.

20. Понятие подземной гидродинамики в моделировании.

21. Стационарное и нестационарное течения.

22. Основные уравнения фильтрации многофазного флюида.

23. Вывод уравнения фильтрации трехфазного флюида для радиальной системы пласта.

24. Многокомпонентные системы.

25. Составление конечно-разностных уравнений. Первая и вторая производная.

26. Конечно-разностные уравнения. Понятие явной схемы.

27. Конечно-разностные уравнения. Понятие неявной схемы.

28. Конечно-разностные уравнения. Схема Кранка-Никольсона.

29. Типы сеток. Два способа построения сеток.

30. Критерий устойчивости вычислений. Анализ Неймана (Фурье).

31. Критерий устойчивости вычислений. Матричный метод.

32. Решение уравнений фильтрации при моделировании процесса разработки месторождений.

33. Дебит галереи. Стационарное распределение давления.

34. Моделирование скважин. Учет скважины в сеточной модели пласта.

35. Моделирование горизонтальных скважин и трещин гидравлического разрыва.

36. Обобщение формул притока на случай многофазной фильтрации.

37. Моделирование скважин, вскрывающих несколько слоев.

38. Моделирование технологических ограничений при работе скважин.

39. Исходная информация для моделирования.

40. Схематизация пласта и выбор расчетной модели.

41. Воспроизведение истории разработки.

42. Постоянно действующие модели.

43. Прогноз технологических показателей разработки с помощью модели.

44. Гидродинамический симулятор Tempest MORE. Предназначение, цели, возможности, ограничения модели. Этапы создания модели. Глобальные ключевые слова.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература 1 Каневская Р.Д. Математическое моделирование гидродинамических процессов разработки месторождений углеводородов. – Москва – Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002. – 140 с.

2 Мирзаджанзаде А.Х., Хасанов М.М., Бахтизин Р.Н. Моделирование процессов нефтегазодобычи. Нелинейность, неравновесность, неопределенность. – Москва – Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. – 368 с.

3. Маскет М. Течение однородных жидкостей в пористой среде. - Москва-Ижевск:

Институт компьютерных исследований, 2004.- 628 стр.

б) дополнительная литература 1. Азиз Х., Сеттари Э. Математическое моделирование пластовых систем: Пер. с англ. – М.: Недра, 1982. – 407 с.

2. Зозуля Г.П., Кузнецов Н.П., Ягофаров А.К.. Физика нефтегазового пласта: учебное пособие. Тюмень: ТюмГНТУ, 2006. 252.

3.Басниев К.С., Кочина И.Н., Максимов В.М. Подземная гидромеханика: Учебник для вузов.- М.: Недра, 1993. – 416 с.

в) учебно-методические издания 1. Гафаров Ш.А. Физика нефтяного пласта: Учебное пособие. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998.-141 с.

2. Моделирование разработки нефтегазовых месторождений: Учеб. пособие / Ю.В.

Зейгман и др. – Уфа: Изд-во нефтегазовое дело, 2011. – 122 с.

3. Гидродинамическое моделирование нефтегазовых месторождений: Методические указания по выполнению лабораторных работ / / Ю.В. Зейгман и др. – Уфа: Изд-во нефтегазовое дело, 2010. – 78 с.

г) программное обеспечение: комплекс геологического и гидродинамического моделирования нефтяных и газовых месторождений компании «ROXAR» (Tempest More, IRAP RMS). При выполнении практических заданий также предлагается использовать программы Excel и Visual Basic.

д) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

Российская национальная библиотека ( г. Санкт-Петербург) www.nlr.ru.

Журнал «Нефтяное хозяйство» www.oil-industry.ru.

Журнал «Нефтегазовое дело» www.ogbus.ru.

Информационный портал «One petro» www.onepetro.org 9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Специализированные аудитории №№ 2017, 2012, используемые при проведении лекционных занятий, оснащены проекторами и комплектом аппаратуры, позволяющей демонстрировать текстовые и графические материалы, а также выполнять трехмерную визуализацию результатов расчетов.

_ Разработчики:

Научный редактор: