Ключевые слова
термогазовый метод
неустойчивость вытеснения
Как цитировать
Аннотация
работа посвящена особенностям неустойчивого вытеснения вязкой жидкости из пористой среды с учетом химических взаимодействий между фазами. Когда вязкая жидкость вытесняется менее вязкой жидкостью или газом, на фронте вытеснения развивается неустойчивость Саффмана–Тейлора: менее вязкая жидкость прорывается сквозь слой более вязкой вытесняемой жидкости, образуя в ней каналы «вязкие пальцы». В результате развития неустойчивости изначально плоская граница раздела фаз искривляется и площадь контакта между фазами увеличивается. Это явление особенно важно учитывать при моделировании процесса вытеснения с учетом химических реакций между фазами, так как за счет увеличения контакта между реагирующими фазами увеличивается скорость протекания химической реакции. В статье приводится математическая модель для описания процесса вытеснения нефти термогазовым методом, когда нефть вытесняется смесью нагретых воды и газа, который вступает с нефтью в экзотермическую химическую реакцию, в результате чего вязкость нефти падает, что приводит к более качественному вытеснению. Математическая модель подразумевает возможность учета эффектов, связанных с неустойчивостью, при моделировании скорости реакции. Также в данной работе описан метод подсчета площади межфазной границы при трехмерном моделировании неустойчивого вытеснения вязкой жидкости из порового пространства.
Литература
M. Abdul Mujeebu, M. Zulkifly Abdullah, A. A. Mohamad, M. Z. Abu Bakar. Trends in modeling of porous media combustion. Progress in Energy and Combustion Science. 2010;36:627–650.
Вольпин С. Г., Смирнов Н. Н., Кравченко М. Н., Диева Н. Н. Моделирование импульсно-волновой обработки нефтяных пластов методом термогазохимического воздействия. Сборник научных трудов ОАО «Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт им. акад. А.П. Крылова». 2013;149:127–137.
Вольпин С. Г., Саитгареев А. Р., Смирнов Н. Н., Кравченко М. Н., Корнаева Д. А., Диева Н. Н. Перспективы применения волновой технологии термогазохимического воздействия для повышения нефтеотдачи пластов. Нефтяное хозяйство. 2014;1:62–66.
Kravchenko M. N., Dieva N. N., Lishchuk A. N., Muradov A. V., Vershinin V. E. Hydrodynamic Modeling of Thermochemical Treatment of Low Permeable Kerogen-Containing Reservoirs. Georesources. 2018;20(3),Part 1:178–185. DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2018.3.178-185.
Боронин С. А., Осипцов А. А. Влияние миграции частиц на течение суспензии в трещине гидроразрыва. Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2014;2:80–94.
Боронин С. А., Осипцов А. A., Толмачева К. И. Многоконтинуальная модель фильтрации суспензии в пористой среде. Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2015;6:50–62.
Dushin V. R., Smirnov N. N., Nikitin V. F., Skryleva E. I., Weisman Yu. G. Multiple Capillary-Driven Imbibition of a Porous Medium under Microgravity Conditions: Experimental Investigation and Mathematical Modeling. Acta Astronautica. 2022;193:572-578. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.06.054.
Bing Bai, Dengyu Rao, Tao Chang, Zhiguang Guo. A Nonlinear Attachment-Detachment Model with Adsorption Hysteresis for Suspension-Colloidal Transport in Porous Media. Journal of Hydrology. 2019:124080.
Junhua Wu, Haishan Li, Fuchang Wang. Experimental Study of Seawater Seepage and Heat Transfer in a Laboratory Vertical Beach Well. Applied Thermal Engineering. 2018;129:403–409.
Romanova D. I., Dushin V. R., Nikitin V. F. Oil Displacement by Water-Gas Mixtures with Heat Release. Moscow University Mechanics Bulletin. 2019;74:147–152.
Dushin V. R., Nikitin V. F., Phylippov Yu. G., Legros J. C. Two-Component Fluid Convective Flow in Thin Gaps. Acta Astronautica. 2010;66:742–747.
Логвинов О. А., Скрылева Е. И. Вытеснение вязкой жидкости из кольцеобразной ячейки Хеле-Шоу со стоком. Вестник Московского университета. Серия 1: Математика. Механика. 2016;4:39–43.
Meijuan Yun, Boming Yu, Jianchao Cai. Analysis of Seepage Characters in Fractal Porous Media. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2009;52(13–14).
Xu Yang, Yingjie Liang, Wen Chen. A Spatial Fractional Seepage Model for the Flow of Non-Newtonian Fluid in Fractal Porous Medium. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. 2018;65:70–78.
Yibin Huang, Yanjun Zhang, Ziwang Yu, Yueqiang Ma, Chi Zhang. Experimental Investigation of Seepage and Heat Transfer in Rough Fractures for Enhanced Geothermal Systems. Renewable Energy. 2019;135:846–855.
Dongxing Du, Dexi Wang, Ninghong Jia, Weifeng Lyu, Jishun Qin, Chengcheng Wang, Shengbin Sun, Yingge Li. Experiments on CO2 Foam Seepage Characteristics in Porous Media. Petroleum Exploration and Development. 2016;43(3):499–505.
Бетелин В. Б., Боксерман А. А., Костюков В. Е., Савельев В. А. Проблемы управления процессами повышения нефтеотдачи на основе моделирования на супер-ЭВМ. НефтеГазоПромысловый инжиниринг. 2010;3:20–24.
Бетелин В. Б., Кушниренко А. Г., Смирнов Н. Н. Технологии супервычислений эксафлопного класса и обеспечение конкурентоспособности энергетики России. НефтеГазоПромысловый инжиниринг. 2011;3:10–13.
Романова Д. И., Душин В. Р., Никитин В. Ф. Вытеснение нефти смесью газов и воды с тепловыделением. Вестник Московского университета. Серия 1: Математика. Механика. 2019;6:38–44.
Душин В. Р., Логвинов О. А., Скрылева Е. И., Шамина А. А. Моделирование неустойчивого вытеснения жидкостей из пористых сред с учетом внешних воздействий, направленных на повышение нефтеотдачи. НИР № 20-07-00378. Режим доступа: https://istina.msu.ru/projects/341406269/.
Smirnov N. N., Nikitin V. F., Maximenko A., Thiercelin M., Legros J. C. Instability and Mixing Flux in Frontal Displacement of Viscous Fluids from Porous Media. Physics of Fluids. 2005;17:84–102.
Козлов И. В., Скрылева Е. И. Математическое моделирование и обработка эксперимента по вытеснению нефти водой из неокомских песчаников. Вестник кибернетики. 2016;2:139–146.
Smirnov N. N., Nikitin V. F., Kolenkina E. I., Gazizova D. R. Evolution of a Phase Interface in the Displacement of Viscous Fluids from a Porous Medium. Fluid Dynamics. 2021;56(1):79–92. DOI: http://dx.doi.org/10.1134/S0015462821010122.