Pages Navigation Menu

ISSN 2227-6017 (ONLINE), ISSN 2303-9868 (PRINT), DOI: 10.18454/IRJ.2227-6017
ПИ № ФС 77 - 51217, 16+

DOI: https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.45.168

Скачать PDF ( ) Страницы: 120-124 Выпуск: № 3 (45) Часть 2 () Искать в Google Scholar
Цитировать

Цитировать

Электронная ссылка | Печатная ссылка

Скопируйте отформатированную библиографическую ссылку через буфер обмена или перейдите по одной из ссылок для импорта в Менеджер библиографий.
Шевченко О. Н. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ КРИТИЧЕСКИХ ГРАДИЕНТОВ ДАВЛЕНИЯ И СКОРОСТИ ФИЛЬТРАЦИИ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТИ / О. Н. Шевченко // Международный научно-исследовательский журнал. — 2016. — № 3 (45) Часть 2. — С. 120—124. — URL: https://research-journal.org/earth/opredelenie-znachenij-kriticheskix-gradientov-davleniya-i-skorosti-filtracii-nenyutonovskoj-zhidkosti/ (дата обращения: 09.08.2020. ). doi: 10.18454/IRJ.2016.45.168
Шевченко О. Н. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ КРИТИЧЕСКИХ ГРАДИЕНТОВ ДАВЛЕНИЯ И СКОРОСТИ ФИЛЬТРАЦИИ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТИ / О. Н. Шевченко // Международный научно-исследовательский журнал. — 2016. — № 3 (45) Часть 2. — С. 120—124. doi: 10.18454/IRJ.2016.45.168

Импортировать


ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ КРИТИЧЕСКИХ ГРАДИЕНТОВ ДАВЛЕНИЯ И СКОРОСТИ ФИЛЬТРАЦИИ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТИ

Шевченко О.Н.

ORCID: 0000-0003-1805-5969, аспирант, Самарский государственный технический университет

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ КРИТИЧЕСКИХ ГРАДИЕНТОВ ДАВЛЕНИЯ И СКОРОСТИ ФИЛЬТРАЦИИ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТИ

Аннотация

Закон Дарси выполняется в определенном диапазоне скоростей фильтрации. Существуют некоторые предельные градиенты давления, при которых меняется режим фильтрационного течения. Для определения нижней границы линейной фильтрации был рассмотрен общий случай фильтрации нелинейно-вязко пластичной жидкости. Произведен расчет для определения нижней границы применимости закона Дарси для месторождений, расположенных в пластах каменноугольного возраста.

 Ключевые слова: предельный градиент давления, критическая скорость фильтрации.

Shevchenko O. N.

ORCID: 0000-0003-1805-5969, Postgraduate student, Samara State Technical University

THE DETERMINATION OF THE VALUES OF CRITICAL PRESSURE GRADIENTS AND VELOCITY FILTERING OF NON-NEWTONIAN FLUID

Abstract

Darcy’s law is in a certain range of filtration velocities. There are some marginal pressure gradients, in which change the mode of a filtration flow. A general case of nonlinear filtering-visco-plastic fluid was examined to determine the lower limit of linear filtering.

Keywords: maximum pressure gradient, the critical speed of filtration.

Известно, что закон Дарси выполняется при определенных условиях. Существует нижняя граница применимости закона Дарси, которая зависит от физико-химических особенностей взаимодействия жидкости с твердым скелетом, а так же от неньютоновских реологических свойств жидкости[1,2,4].

Классическим примером закона фильтрации для неньютоновской жидкости является закон фильтрации с предельным (начальным) градиен­том [3]. Этот закон записывается для вязкопластичной жидкости Бингама-Шведова в виде [5,7]

image002                                      (1)

Как следует из соотношений (1), фильтрационное течение воз­можно лишь при градиентах давления, превышающих некоторое значе­ние Н, которое называется предельным градиентом. При меньших значениях градиента давления фильтрационное течение отсутствует. Величина начального градиента зависит от предельного напряжения сдвига жидкости τ0 и эффективного диаметра капилляра dэф.

Данный закон фильтрации более общего вида, чем соотношение (1) был рассмотрен в работе [5]. Графическое представление данного закона представлено на (рис.1).На данном графике выделяется три участка: ОА – область, где жидкость фильтруется с малой скоростью и наибольшей вязкостью из-за практически неразрушенной структуры, наблюдается явление ползучести; АБ – область, здесь скорость фильтрации резко увеличивается; БВ – область, где жидкость фильтруется с полностью разрушенной структурой и наименьшей вязкостью. Продолжение участка проходит через начало координат, что соответствует о ньютоновском характере течения.  На данном графике выделяются два критических градиента давления: image004 – градиент давления, определяющий границу прочности практически не разрушенной структуры; image006 – градиент давления предельного разрушения структуры[12].

image008

Рис. 1 – Зависимость скорости фильтрации от градиента давления для нелинейной вязкопластичной жидкости

Анализируя данную зависимость можно сделать следующий вывод: существует некоторое значение Н – предельный градиента давления, при котором происходит изменение законов фильтрации жидкости. Этот предельный градиент зависит от свойств фильтрующейся жидкости. Известно, что неньютоновское поведение нефти в основном связано с повышенным содержанием в ней высокомолекулярных компонентов – асфальтенов, смол и парафина. Соответственно, для расчета критических градиентов давления нам необходимо будет знать: А, С – массовое содержание в нефти асфальтенов и смол,  % мас.; Га, Гм, Гэ – содержание в нефти соответственно растворенного азота, метана и этана м33; t – температуру нефти в пласте при которой происходит фильтрация, °С, kн – нефтепроницаемость коллектора, мкм2. Для расчета критических градиентов давления, воспользуемся эмпирическими зависимостями представленными для нефтей карбона месторождений Татарии, так как в основном большинство залежей располагается именно в пластах каменноугольного возраста [9,7,10,11].

Таблица 1 – Эмпирические зависимости для нефтей карбона месторождений Татарии

21-03-2016 15-49-32

Произведем расчет особенностей фильтрации для двух нефтей. Залежь Доброго месторождения Волгоградской области расположена в пределах тиманского возраста, а так же для залежи Авиловского месторождения.

Таблица 2- Параметры месторождений

21-03-2016 15-49-54

 

Результаты расчетов сведем в таблицу 3.

Таблица 3 – Результаты расчетов

21-03-2016 15-50-27

Соответственно нам известен предельный градиент давления и градиент предельного разрушения структуры. Для залежей тиманского горизонта Доброго месторождения и для Авиловского месторождения, сведем все основные данные в таблицу 4.

Таблица 4 – Основные данные для расчета

21-03-2016 15-50-40

Таблица 5 – Значение скоростей фильтрации для нижней границы применимости закона Дарси

21-03-2016 15-50-55

Вычислим значения скоростей фильтрации по уравнению Бингама-Шведова для нижней границы применимости закона фильтрации Дарси, построим графическую зависимость скорости фильтрации от градиента давления для Доброго и Авиловского месторождений.

image078

Рис. 2 – Графическая зависимость скорости фильтрации от градиента давления для  Доброго месторождения.

image080

Рис. 3 – Графическая зависимость скорости фильтрации от градиента давления для  и Авиловского месторождения.

В результате произведенных расчетов можно описать методику определения нижней границы применимости закона фильтрации Дарси:

  1. Определим расчетным методом: предельное давление насыщения дегазированной нефти, Па; предельное давление насыщения нефти с учетом количества и состава растворенного газа, Па; предельное давление насыщения нефти при заданной температуре, Па; предельный градиент давления, МПа/м; градиент давления предельного разрушения структуры, МПа/м.
  2. Вычислим значения скоростей фильтрации по уравнению Бингама-Шведова, для нижней границы применимости закона фильтрации Дарси.
  3. Для наглядного представления построим зависимость скорости фильтрации от градиента давления.

Заключение

Определение нижней границы применимости закона Дарси актуально для средне и высоковязких нефтей, для нефтей как Доброго, так и Авиловского месторождений определение данной границы не актуально, так как получившийся интервал значений весьма мал.

Нефти Авиловского и Доброго месторождений являются линейной-вязкопластичной жидкостью, что наглядно продемонстрировано на рисунках  2 и 3.

Литература

  1. Абдулвагабов А.И. О режимах движения жидкостей и газов в пористой среде // Известия   вузов. – 1961. – № 2. – C. 8-13.
  2. Басниев К.С., Кочина И.Н., Максимов В.М.. Подземная гидромеханика  – М.: Недра,1993. − 416 с.
  3. Белолипецкий В.М., Бекежанова В.Б.. Некоторые вопросы теории фильтрации и гидродинамической устойчивости: Учебное пособие по практическим занятиям  – Красноярск, 2007. –  55 с
  4. Герасимов Д.С. Основные определения и понятия фильтрации жидкостей и газов среды и границы применяемости закона Дарси: методическое пособие -Тюмень : ТюмГНГУ, 2013. – 41с
  5. Девликамов В.В., Хабибуллин З.А., Кабиров М.М. Аномальные нефти -Москва: Недра, 1975. — 168 с
  6. Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений.-М:Недра, 1986 г. – 330 с.
  7. Каневская Р.Д. Математическое моделирование гидродинамических процессов разработки месторождений углеводородов.- М, 2002 г – 140 с.
  8. Коллинз Р. Течение жидкостей через пористые материалы.- Москва, 1964 г- 345 л.
  9. Миллионщиков М. Д., Христианович С. А., Гальперин В. Г., Симонов Л. А .Прикладная газовая динамика: В 2-х частях. Часть 1. – М., 1948. — 146 с
  10. Ольховская В. А. Подземная гидромеханика. Фильтрация неньютоновской нефти. – Москва: ОАО “ВНИИОЭНГ”, 2011. – 221 с.
  11. Павловский Н.Н. Курс гидравлики. Часть 1.- Кобуч 1933г. 180 с

References

  1. Abdulvagabov A.I. O rezhimah dvizhenija zhidkostej i gazov v poristoj srede // Izvestija vuzov. – 1961. – № 2. – C. 8-13.
  2. Basniev K.S., Kochina I.N., Maksimov V.M.. Podzemnaja gidromehanika – M.: Nedra,1993. − 416 s.
  3. Belolipeckij V.M., Bekezhanova V.B.. Nekotorye voprosy teorii fil’tracii i gidrodinamicheskoj ustojchivosti: Uchebnoe posobie po prakticheskim zanjatijam – Krasnojarsk, 2007. –  55 s
  4. Gerasimov D.S. Osnovnye opredelenija i ponjatija fil’tracii zhidkostej i gazov sredy i granicy primenjaemosti zakona Darsi: metodicheskoe posobie -Tjumen’ : TjumGNGU, 2013. – 41s
  5. Devlikamov V.V., Habibullin Z.A., Kabirov M.M. Anomal’nye nefti -Moskva: Nedra, 1975. — 168 s
  6. Zheltov Ju.P. Razrabotka neftjanyh mestorozhdenij.-M:Nedra, 1986 g. – 330 s.
  7. Kanevskaja R.D. Matematicheskoe modelirovanie gidrodinamicheskih processov razrabotki mestorozhdenij uglevodorodov.- M, 2002 g – 140 s.
  8. Kollinz R. Techenie zhidkostej cherez poristye materialy.- Moskva, 1964 g- 345 l.
  9. Millionshhikov M. D., Hristianovich S. A., Gal’perin V. G., Simonov L. A .Prikladnaja gazovaja dinamika: V 2-h chastjah. Chast’ 1. – M., 1948. — 146 s
  10. Ol’hovskaja V. A. Podzemnaja gidromehanika. Fil’tracija nen’jutonovskoj nefti. – Moskva: OAO “VNIIOJeNG”, 2011. – 221 s.
  11. Pavlovskij N.N. Kurs gidravliki. Chast’ 1.- Kobuch 1933g. 180 s

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.