Фильтрация газированной жидкости в пласте

 ВВЕДЕНИЕ

        Жидкость, в которой растворён газ, называется живой жидкостью, в отличие от мёртвой жидкости, вовсе лишённой газа. Если в жидкость нагнетается газ при данной температуре и данном давлении, то в каждой единице объёма жидкости растворяется лишь определённый объём газа, который в первом приближении мы можем считать пропорциональным избыточному давлению. Относительно состояния природной жидкости и природного газа в пористом пласте мы сделаем следующую гипотезу:

        Природный газ частью растворён в жидкости (нефть), а частью находится в жидкости в состоянии мельчайших газовых пузырьков, размеры которых, по мере падения давления, всё время растут, но остаются вообще настолько малы, что эти пузырьки свободно проходят через поровые каналы между частицами, из которых построена пористая среда.

        Таким образом, мы предполагаем, что в пористой среде находится смесь жидкости, в которой растворён газ (жидкая фаза), и свободного газа в виде мельчайших газовых пузырьков, свободно двигающихся в порах (газовая фаза).

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФИЛЬТРАЦИИ ГАЗИРОВАННОЙ ЖИДКОСТИ

Течение двухкомпонентной смеси осложнено в данном случае сжимаемостью и явлениями, связанными с переходом газа из растворенного состояния в свободное. Эти факторы в корне меняют характер происходящих физических процессов и вид соответствующих дифференциальных уравнений. Особенно большое значение имеют процессы выделения газа из раствора. Различие между течением газированной жидкости и течением газо-жидкостной смеси оказывается более глубоким, чем это предполагается согласно применяемой обычно теории. При фильтрации газированной жидкости свободный газ в порах образуется в результате выделения из раствора. Способ образования газовой фазы влияет на значение проницаемостей. Эксперименты показывают, что при равенстве газовых факторов проницаемости для жидкости и газа при течении газированной жидкости много меньше, чем в случае движения смеси жидкости и «внешнего» газа.

Проницаемость при фильтрации газированной жидкости оказывается зависящей от относительного давления и безразмерного параметра, содержащего коэффициент диффузии, начальную проницаемость и вещественную производную - , характеризующую скорость снижения относительного давления для движущегося элементарного объема. При течении газированной жидкости наблюдаются довольно значительные отклонения от термодинамического равновесия, т. е. жидкость оказывается пересыщенной газом.[pic 1]

Вследствие сложности и недостаточной изученности происходящих явлений наиболее достоверные сведения о течениях газированной жидкости можно в настоящее время получить путем моделирования. На динамически подобной модели удается воспроизвести исследуемое течение при незначительных допущениях, а в некоторых случаях — точно в соответствии с полной системой условий подобия.