Математическая модель — это система дифференциальных уравнений, описывающая процесс фильтрации в рассматриваемом конкретном объекте разработки, с заданными начальными и граничными условиями, обеспечивающими единственность решения поставленной задачи.
Этапами подготовки математической модели являются:
— создание геологической модели;
— обоснование размерности модели и выбор основных уравнений для описания процесса;
— задание начальных и граничных условий.
В модельных задачах подземной гидрогазодинамики обычно рассматривают упрощенные геологические модели, в которых участок разработки или залежь в целом схематизируется в прямоугольную или круговую область фильтрации с постоянной толщиной пласта. В геологической модели должны быть также заданы основные геолого-физические параметры пластовой системы (пористой среды и фильтрующихся флюидов). В упрощенных моделях — это средние значения этих параметров в моделируемой области.
Для простейших линейно-параллельного и радиального потоков в пласте постоянной толщины применимы одномерные модели фильтрации. Для сложных течений в областях, содержащих произвольные системы скважин, используются двумерные (в случае тонких пластов) и трехмерные (в наиболее общем случае) модели фильтрации.
К основным уравнениям математической модели относятся:
— уравнения неразрывности (законы сохранения массы) для каждой фильтрующейся фазы;
— уравнения движения (обобщенный закон Дарси) для каждой фазы;
— уравнение сохранения энергии (в случае неизотермической фильтрации);
— уравнения состояния;
— дополнительные соотношения, устанавливающие взаимосвязи между фазовыми насыщенностями, между фазовыми и капиллярными давлениями.
Главное условие, чтобы число уравнений в системе соответствовало числу искомых неизвестных (давления, насыщенности, потоки, температура).
Для решения рассматриваемой системы уравнений требуется задание начальных и граничных условий. В качестве начальных условий задаются исходные значения давления в пласте, исходные значения насыщенностей и температуры.
Различают граничные условия на внешнем контуре области фильтрации и на скважинах.
