Процессы фильтрации в пористых средах пластов и нефтяных скважин
Процессы фильтрации в пористых средах наблюдаются в разнообразных природных и технологических процессах. Целью данной работы ставилось изучение математических моделей фильтрации в пористой среде. В работе представлена оригинальная модель образования фильтрационной корки при фильтрации флюида с механическими примесями. Несмотря на принятые в работе упрощения разработанная математическая модель позволяет учесть снижение доли песка в притоке при прохождение суспензии сквозь корку, а также оценить ее влияние на проницаемость фильтрующей системы. Модель гравийного фильтра, которая представляет собой объединение моделей фильтрации в глубине порового пространства и фильтрационной корки, была использована для исследования динамики проницаемости фильтра при различных гранулометрических составах породы. В работе был также разработан критерий подбора размера гранул гравийной набивки, который может быть использован вместо традиционного для нефтегазовой отрасли критерия Сосьера.
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………….. 3
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ …………………………………………… 5
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………. 6
ГЛАВА 1. Фильтрация в пористых средах 9
1.1. Моделирование пористых сред …………………………………… 9
1.2. Линейная фильтрация в поровом пространстве ………………… 11
1.3. Фильтрация в околоскважинной зоне пласта…………………… 16
ГЛАВА 2. Моделирование образования фильтрационной корки 19
2.1. Свойства фильтрационной корки ………………………………… 19
2.2. Математическая модель нарастания фильтрационной корки …… 20
ГЛАВА 3. Математическая модель гравийного фильтра 27
3.1. Численная реализация модели фильтрации в поровом пространстве………………………………………………………………. 27
3.2. Результаты численного моделирования ………………………….. 29
3.3. Критерий подбора гравийного фильтра ……………………………
ВЫВОДЫ ………………………………………………………………. 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………… 39
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………. 40
ПРИЛОЖЕНИЕ ……………………………………………………….. 43
Процессы фильтрации в пористых средах наблюдаются в разнообразных природных и технологических процессах. Примерами таких процессов могут служить просачивание воды через почву, протекание нефти в пласте и подобные явления, в которых жидкость движется по разветвлённой системе сообщающихся между собой пор. Первые исследования по фильтрации жидкости сквозь пористые структуры были осуществлены французскими инженерами-механиками А. Дарси и Ж. Дюпюи [1].
Задачи фильтрации нашли свое отражение и в технологических процессах, связанных с добычей полезных ископаемых. Для промывки скважин от продуктов бурения используются специальные смеси полимеров с механическими частицами – буровые растворы. При закачке в пласт буровой раствор способен проникать в околоскважинную зону пласта, снижая ее проницаемость. Ухудшенные свойства призабойной зоны могут привести к существенному снижению продуктивности скважины.
Разработка месторождений, сложенных слабосцементированными породами (песок, глина, алевролиты), часто сопровождается разрушением призабойной зоны пласта и выносом механических частиц в скважину. При попадании в скважину песок может привести к эрозии погружного оборудования в скважине и увеличению эксплуатационных расходов. Для снижения доли песка в притоке используются различные скважинные фильтры, как например фильтры с гравийной набивкой, щелевые, проволочные фильтры и т.д.
Гравийный фильтр – один из универсальных способов предотвращения выноса песка в скважину. Он создает сложную поровую структуру на входе в скважину, которая способна удерживать в себе частицы песка. Однако, при достаточном засорении на фильтре также может образовываться фильтрационная корка, существенно снижающая проницаемость в околоскважинной зоне пласта. Работу гравийных фильтров с учетом образования фильтрационной корки можно моделировать при помощи законов сохранения масс и закона сохранения импульса в виде соответствующего закона фильтрации.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.9 (826 отзывов)
4.8 (30 отзывов)
4.8 (17 отзывов)
5 (1241 отзыв)
4.9 (298 отзывов)
4.2 (6 отзывов)
4 (15 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
4.6 (30 отзывов)
