Статья посвящена численному исследованию автомодельной задачи фильтрации вязкой жидкости в вязкоупругом пористом скелете.
В статье рассматривается двумерное движение углекислого газа в пороупругой среде. Приводится алгоритм численного исследования полученной начально-краевой задачи.
Динамика протекания фильтрационных течений многофазной жидкости нелинейным образом зависит как от структурно-механических свойств жидкости, так и свойств окружающего скелета. Исследование процесса течения многофазной жидкости в пористой среде наиболее полно проведено в предположении о локальном фазовом равновесии. Однако в реальных пластовых условиях существенное влияние на процесс фильтрации имеет свойство запаздывания насыщенности фазы, изучение которого привело к возникновению теории неравновесной фильтрации. Необходимость учета данного явления при разработке нефтяных месторождений обсуждается во многих работах [1, 2]. В настоящей работе рассматривается модель двухфазной неравновесной фильтрации с обобщенным законом неравновесности
В работе изучается следующая квазилинейная система уравнений
Моделирование процессов фильтрации многофазной жидкости имеет большую экономическую значимость в нефтяной промышленности, гидрологии, при секвестрации углерода и управлении ядерных отходов. Данные модели лежат в основе гидродинамических симуляторов, используемых при разработке нефтяных месторождений, позволяя проводить прогнозные расчеты показателей разработки. Длительное изучение фильтрационных течений показало, что на их динамику значительно влияют эффекты памяти, которые описываются теорией интегро-дифференцирования дробного порядка. Данные математические модели обеспечивают более точное и реалистичноеописание процессов, протекающих в таких сложных средах. Данное направление в теории фильтрации появилось сравнительно недавно [1, 2, 3]. В работе [4] классические уравнения, описывающие движение жидкости в пористой среде, переписаны с учетом формализма памяти с использованием дробной производной в смысле Капуто. В [5] изучается явление продольной дисперсии в потоке двух смешивающихся жидкостей через пористую среду с помощью дробной производной Капуто-Фабрицио. В работе [6] применены дробные производные различного порядка в смысле Капуто с переменным нижним пределом в трещиноватых и матричных областях. В настоящей работе рассматривается модельная задача двухфазной фильтрации, исследованная в [6]. Вместо дробной производной в смысле Капуто, примененной в [6], используется дробная производная в смысле Капуто-Фабрицио.
С использованием уравнений неизотермической двухфазной фильтрации рассматривается задача о движении воды в тающем снеге. Ледовый покров рассматривается как двухфазная среда, состоящая из воды и льда. В данной постановке учитываются фазовые переходы и движение твердой фазы. В модельном случае в автомодельных преременных задача сводится к системе уравнений для нахождения пористости, температуры, скоростей фаз и давления жидкой фазы. Предложен алгоритм численного решения для автомодельной задачи.
Рассмотрены глубинные геодинамические процессы, определяющие многолетнее нестационарное состояние плотины Саяно-Шушенской ГЭС.
С каждым годом все острее и острее становиться проблема утилизации угольных отходов, что связано с ужесточением экологических стандартов и наращиванием темпов добычи в угольной промышленности. В связи с этим для эффективного управления угольными отходами требуются инновационные разработки и их внедрение в технологии и методы, направленные на обработку, очистку и утилизацию в угольной промышленности. В статье представлена классификация методов обработки сточных вод. Предложен проект установки для очистки шахтных вод угольного разреза с основными техническими элементами, схемой взаимодействия элементов, реализуемыми технологическими решениями и вариантами работы установки. Реализация предложенной установки в угольной промышленности позволяет оценить не только процессы очистки шахтных вод, но и меры, направленные на оптимизацию затраченных ресурсов и снижение негативного воздействия на окружающую среду. Результаты исследований и технические характеристики предложенной установки обсуждаются в контексте ее применения и выгоды для промышленных предприятий в сфере угольной промышленности. Проект установки очистки шахтных вод угольного разреза может служить основой для реализации экологически устойчивых решений в области обработки вод и повышения экономической эффективности в угольной промышленности.
Поднимается вопрос определения свойств горных пород различной насыщенности флюидами и связи изменений этих свойств от стадии разработки месторождения нефти. Приведен минеральный состав исследуемых глинистых образцов пород-коллекторов нефти. Описан процесс изменения прочностных и упругих свойств породы от различной насыщенности керосином и водой. Приведены графики зависимостей предела прочности при одноосном сжатии, модуля упругости и коэффициента Пуассона для пород различной насыщенности флюидами. Снижение прочности и модуля упругости образцов породы при полном замещении керосина водой достигает 15–20 %, а в сравнении с результатами, полученными для образца в воздушно-сухом состоянии, снижение этих же свойств достигает 30–40 %. Исходя из проведенных теоретических и практических исследований, становится очевидной необходимость определения прочностных и упругих свойств горных пород в зависимости от их насыщенности в реальных условиях на месторождении. Приведены результаты фильтрационных исследований для образцов глинистых пород. Установлено, что снижение пластового давления способствует необратимому снижению проницаемости исследованных глинистых пород. Отсюда следует, что внедрение систем поддержания пластового давления на месторождении необходимо осуществлять как можно раньше. Приведен пример расчета относительных фазовых проницаемостей, распределения давления в пласте при постоянном дебите, построены графики распределения фронта вытеснения нефти водой по годам разработки месторождения при плоскорадиальном притоке в скважину. Приведены зависимости коэффициента упругоемкости и пьезопроводности породы от насыщенности флюидами. Полученные результаты и установленные зависимости рекомендуется использовать при прогнозировании изменения прочностных, упругих и фильтрационно-емкостных свойств глинистых пород порового типа на различных стадиях разработки месторождений нефти, в том числе для планирования проведения геолого-технологических мероприятий.
Газовые методы увеличения нефтеотдачи, предполагающие закачку углекислого газа (CO2) через нефтедобывающие скважины в пласт, сопровождаются сложными фазовыми превращениями. Так, попадая в пласт, CO2 растворяется не только в нефти, но и в воде, всегда присутствующей в нефтенасыщенных горных породах. Причем при свойственных нефтеносным пластам давлениях и температурах концентрация растворенного в воде CO2 может достигать высоких значений. Стандартные алгоритмы моделирования фильтрации полагают равной нулю концентрацию CO2 в воде. Для учета растворимости необходимо прибегать к уточненным алгоритмам моделирования, в которых состояние пластовых смесей рассчитывается не на базе корреляций, полученных по данным экспериментальных исследований, а с применением уравнений состояния. В настоящей работе описывается такой алгоритм, внедренный в симулятор пластовых систем MUFITS. Симулятор используется для оценки влияния растворения CO2 в воде на эффективность вытеснения нефти с помощью карбонизированной воды и CO2 в сверхкритическом состоянии. Выявлено, что пренебрежение растворением CO2 приводит к занижению коэффициента извлечения нефти. Даются качественные и количественные оценки влияния отмеченных фазовых переходов на эффективность газовых методов увеличения нефтеотдачи. Результаты проведенных расчетов показывают, что растворение CO2 в воде влечет за собой увеличение коэффициента извлечения нефти в случае закачки и карбонизированной воды, и сверхкритического CO2. Однако растворение CO2 в воде оказывает ограниченное влияние как на многостадийное смешение при газовом воздействии на пласт, так и на коэффициент извлечения нефти. Если в моделировании фильтрации пренебречь растворением CO2, то коэффициент извлечения нефти на поздней стадии закачки будет недооценен на несколько процентов.