Движение жидкостей и газов в трещиноватых и трещиновато-пористых средах

ВВЕДЕНИЕ

Анри Дарси и Жюль Дюпюи являются основоположниками развития науки о движения жидкости и газов в пористых и трещиноватых средах. В 1856 году А. Дарси сформулировал и опубликовал закон, согласно которому скорость фильтрации прямо пропорциональна градиенту давления.

Движение жидкостей, газов и их смесей через твердые тела по связанным между собой порам или трещинам называется фильтрацией.

Фильтрация жидкости и газа в пластах возникает всякий раз, когда начинают добывать из залежи нефть и газ. Это движение обладает специфическими особенностями, отличающими его от движения жидкости и газа по трубам или в открытых руслах. Особенности движения жидкости и газа в пластах часто объясняются высокими пластовыми температурами и давлениями. Знать особенности движения флюида в трещиноватой среде необходимо для того, чтобы вести успешную разработку нефтяных и газовых месторождений

Движение жидкости или газа в пласте не представляется возможным без наличия пустот, одни из которых называются порами, другие трещинами. К тому же эти пустоты должно сообщаться между собой.

Изучить законы фильтрации нефти и газа в трещиноватой и трещиновато-пористой среде помогают упрощенные модели, так как составить точную модель фильтрации довольно таки сложно по ряду причин. Составление моделей направлено, прежде всего, на установление качественных закономерностей процессов фильтрации и на создание расчетных схем, мало чувствительных к точности исходных данных. При этом познавательная и практическая ценность получаемых результатов в значительной степени определяется четкостью постановки расчетной задачи и глубиной предварительного анализа имеющихся данных.

Для понимания особенностей движения жидкостей и газа в трещиноватых породах рассматривают две модели пород. Это чисто трещиноватые и трещиновато-пористые. В чисто трещиноватых породах (рисунок 1, а) блоки породы, которые расположены между трещинами являются практически непроницаемыми. Движение в такой среде проходит только по трещинам. К таким породам относятся сланцы, кристаллические породы, доломиты, некоторые известняки и мергели.

Трещиновато-пористая среда представляет собой совокупность пористых блоков, отделенных один от другого развитой системой трещин (рисунок 1, б). Жидкость или газ в такой среде фильтруется в трещинах и проницаемых блоках. Трещиновато-пористые коллекторы - это в основном известняки, иногда песчаники, алевролиты, доломиты.

[pic 1]

Рисунок 1. Схемы трещиноватой (а) и трещиновато-пористой (б) сред:

1, 3 – трещины; 2 – пористые блоки

На некоторых месторождениях наблюдаются следующие аномалии: при бурении скважин происходит интенсивное поглощение глинистого раствора, хотя проницаемость породы очень мала; при работе скважин на установившихся режимах наблюдаются высокие дебиты при очень малой проницаемости породы. Эти и им подобные явления говорят о том, что пласт пронизан системой сообщающихся между собой трещин, по которым в основном и происходит приток жидкости в скважину или уходит глинистый раствор.

Трещиноватые и трещиновато-пористые пласты распространены, как правило в Иране и Ираке, в Саудовской Аравии, США, Венгрии, Болгарии, в России – на Северном Кавказе, в Поволжье и в Западной Сибири [1].

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Цель работы: исследование движения жидкости и газа в трещиноватой и трещиновато-пористой среде.

Задачи исследования:        

1. Рассмотреть особенности фильтрации в трещиноватых и трещиновато-пористых средах;
2. Изучить установившуюся одномерную и неустановившуюся фильтрацию жидкости и газа в трещиноватом и трещиновато-пористом пласте.
3. Привести примеры численных расчетов или графические решения данных задач;
4. На основе проделанной работы сделать заключение и вывод.

1. ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ В ТРЕЩИНОВАТОЙ СРЕДЕ

Основными характеристиками трещинной среды являются раскрытость δ (средний поперечный размер трещины), густота трещин Г (число трещин, отнесенное к длине нормали, проведенной к поверхностям, образующим трещины) и коэффициент трещиноватости mт (отношение объема трещин к геометрическому объему горной породы). Основные характеристики связаны между собой соотношением