авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

Строительство и эксплуатация нефтяных и газовых скважин открытым забоем с использованием волновых технологий (проблемы, теоретические решения, промысловый опыт)

-- [ Страница 3 ] --

Причины снижения проницаемости пористой среды в начальный период даже при закачке чистых жидкостей ранее не имели приемлемых объяснений. Ряд исследователей показали, что наибольшее влияние на этот процесс оказывают взвеси различного типа, содержащиеся как в закачиваемой воде, так и в самой пористой среде. Пористая среда всегда содержит в своем составе большое количество изначально заблокированных в ней свободных частиц, а также таких из них, которые могут быть сдвинуты с места и перемещаться потоком. Причинами ослабления сцементированности частиц в пласте являются изменения солености воды, рН, чрезмерная скорость закачки и т.д. Продвижение воды по пласту сопровождается определенным физико-химическим взаимодействием с пористой средой. Нарушение равновесия между входящими в состав породы минералами и окружающей их водой приводит к выпадению нерастворимых солей, набуханию и частичному отрыву глинистых минералов от зерен скелета и т.д. При этом наблюдаются сужение сечения поровых каналов и их частичное или полное блокирование. Нагнетаемая в пласты вода может содержать в себе различные твердые примеси в виде дисперсных частиц, попадающих в фильтрационный поток в результате неполной очистки вод перед закачкой или из буровых растворов, проникающих в пласты и содержащих в себе глинистые частицы. Кроме того, рядом технологий нефтедобычи предусматривается закачка воды с взвешенными частицами.

Для теоретического обоснования полученных на практике результатов блокирования остаточных запасов проведены исследования, связанные с моделированием вытеснения нефти водой из пластов с изменяющейся структурой порового пространства, рассмотрены теоретические особенности переноса частиц двухфазным фильтрационным потоком. Модельные представления обосновали и подтвердили возможность блокирования запасов углеводородов в определенных зонах пласта, а также теоретически показали возможность целенаправленного использования волновых технологий для декольматации заблокированных зон.

Во втором разделе, используя теорию нелинейных колебаний многофазных сред, разработанную коллективом НЦ НВМТ РАН под руководством академика Ганиева Р.Ф., рассмотрены теоретические аспекты увеличения нефтеотдачи пластов с помощью волновых методов.

Основная идея волновых технологий заключается в том, чтобы преобразовать вибрационные воздействия в односторонне направленное монотонное движение, реализующее необходимый технологический процесс. Во многих процессах эффективного извлечения остаточных запасов нефти как раз и требуется осуществлять такого рода движения. Например, для очистки призабойных зон добывающих скважин с положительным скин-эффектом требуется обеспечить направленное в одну сторону движение засоряющих коллектор твердых частиц и удаление их оттуда. Это улучшит коллекторские свойства и будет стимулировать приток углеводородов к скважине. Наоборот, для обеспечения изоляции водоносных пластов в ряде случаев необходимо создать низкопроницаемый, непреодолимый для воды барьер. Для этого следует обеспечить движение изолирующих каналы движения воды частиц в определенные зоны пласта. Такого же рода задача возникает в случаях, когда нефть и вода образуют в коллекторах пласта так называемые четочные структуры, которые удерживаются в пласте значительными капиллярными силами. В этом случае необходимо обеспечить в пласте направленное в определенную сторону движение, но не твердых частиц, а флюида.

Все перечисленные виды движений могут быть реализованы в пластах с помощью особых волн определенного вида, возбуждаемых благодаря процессионным воздействиям. Эти волны, распространяясь по нелинейной среде, которой являются насыщенные жидкостью пористые среды, при выполнении определенных резонансных условий трансформируют колебательные движения (вибрацию) в направленные в одну сторону монотонные движения.

При исследовании процессов, происходящих в насыщенных жидкостью пористых средах под действием волнового поля, наибольшее практическое значение имеют оценка уровня амплитуд установившихся волн и выявление параметров, которые существенным образом влияют на эти амплитуды. Решение таких задач для моделей призабойных зон скважин дает возможность проводить целенаправленное управление волновыми процессами в пласте с помощью подбора геометрических характеристик призабойной зоны скважины (например диаметра и длины зоны перфорации), а также параметров волнового воздействия (частоты и амплитуды). Расчеты волновых процессов, обусловленных колебаниями давления на входе в перфорационный канал, показали, что амплитуда волн в каждой точке окружающей скважину пористой, насыщенной жидкостью среды зависит как от частоты возбуждения, так и от геофизических характеристик среды и геометрических параметров скважины и перфорационного отверстия.

Проведенные на моделях исследования показали, что одним из способов эффективного использования колебаний в практике добычи углеводородов является использование резонансных свойств призабойных зон скважин.

Рассмотрено течение вязкой сжимаемой жидкости по бесконечно длинному деформируемому капилляру. Смоченная жидкостью поверхность капилляра при отсутствии деформации представляет собой прямой круговой цилиндр. Течение считается баротропным, причем связь между возмущениями плотности и давления аппроксимируется полиномом третьей степени относительно возмущений давления. Движение поверхности капилляра задается вектором перемещений в виде бегущей волны. Невозмущенным движением считается стационарное течение внутри недеформированного капилляра под действием постоянного градиента давления.

Безразмерные уравнения движения, неразрывности и состояния, составленные с точностью до третьего порядка малости относительно возмущений скорости, плотности и давления жидкости, а также их производных, принимают вид (1):

(1)

где St – число Струхаля; – плотность жидкости; t – безразмерное время;
– оператор Гамильтона; и – кинематическая и объемная вязкость жидкости; Re – число Рейнольдса; M – число Маха; сзв – скорость звука в жидкости; р – возмущение давления; U – масштаб скорости жидкости; R – характерный размер; – оператор Лапласа; – эмпирический коэффициент в уравнении состояния при квадратичном относительно возмущения давления члене; – эмпирический коэффициент в уравнении состояния при кубичном относительно возмущения давления члене; – векторное поле возмущений скорости жидкости; невозмущенная скорость жидкости; – градиент.

Граничные условия на стенке капилляра записываются в виде (2). На оси течения применяются условия однозначности и ограниченности возмущений скорости.

, (2)

где – векторное поле возмущений скорости жидкости; – амплитуда перемещений стенки капилляра; – радиус-вектор, проведенный из начала координат в точку на деформированной поверхности капилляра; – вектор перемещения поверхности капилляра; – мнимая единица; k – волновое число; – продольное волновое число; m – азимутальное волновое число;
z – продольная координата; t – безразмерное время; – азимутальный угол цилиндрических координат.

Задача решалась с помощью разложения искомых величин возмущений скорости, плотности жидкости и давления и их производных в степенные ряды по амплитуде перемещения стенки капилляра:

(3)

где µ – вязкость жидкости; – скорость жидкости; – коэффициент разложения скорости жидкости в ряд Тейлора по малому параметру (коэффициент при ); – плотность жидкости; – комплексная амплитуда коэффициента 1; 1 – коэффициент разложения плотности жидкости в ряд Тейлора по малому параметру (коэффициент при ); Р – давление; Р1 – коэффициент разложения давления в ряд Тейлора по малому параметру (коэффициент при ); – комплексная амплитуда коэффициента .

Последовательное решение краевых задач для коэффициентов разложений (3) проводилось численно методом дифференциальной прогонки.

Анализ решения показал, что волна поперечных перемещений стенки капилляра вызывает в жидкости внутреннюю волну с неоднородными вдоль радиуса капилляра распределениями амплитуд. Главной особенностью внутренней волны является то, что амплитуды в некоторых зонах течения могут достигать значений, существенно превосходящих значения известных акустических течений даже при незначительных амплитудах поперечных перемещений стенки капилляра. Поэтому скорости течения внутренней волны, которые описываются нелинейными уравнениями движения, оказываются при сопоставимых значениях внешнего воздействия во много раз большими, чем скорости известных акустических течений. Применительно к течениям в порах пористых сред установленное течение представляет собой пример, показывающий, что мелкомасштабные пульсации скорости и давления с масштабом порядка радиуса пор, которыми обычно пренебрегают в механике насыщенных пористых сред, могут привести к возникновению односторонне направленных течений со скоростями, существенно превосходящими скорости фильтрации.

Удалось установить, что на исходное течение Пуазейля накладывается дополнительное течение, обусловленное волнами. Таким образом, при определенных размерах капилляров волны могут обеспечить значительное ускорение течения жидкости. Без увеличения статических градиентов давления через узкий капилляр с деформирующимися стенками оказывается возможным пропустить значительно большее количество флюида, чем через капилляр с неподвижными стенками при том же перепаде давления между его торцами. Причем, особенно значителен этот эффект для узких пор, диаметр которых порядка 1…10 мкм. Даже при амплитудах волн на поверхности поры, не превышающих долей процента от ее диаметра, эффект ускорения течения может достигать трех и более порядков.

Рисунок 1 схематично иллюстрирует процесс деформирования профиля скорости. В таблице 1 приведены результаты расчетов.

Таблица 1 Результаты расчетов

Вид капилляра R0, м V0, м/мин / R0 VД, м/мин VД / V0
Канал 10-2 25 10-3 0,390 1,5
Трещина 10-3 0,25 10-3 0,344 137,6
Пора 10-5 2,5*10-5 10-3 0,045 1,8*103


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.