Том 335 № 10 (2024)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/10/4421
Решение задачи с малым параметром при фильтрации суспензии в пористой среде
Актуальность обусловлена необходимостью расчёта изменения фильтрационно-емкостных свойств в ходе закачки суспензий для последующего прогнозирования технологических параметров работы скважин. Такой расчёт осложняется наличием разномасштабных эффектов, поскольку глубина проникновения дисперсных частиц на порядки меньше характерных размеров пласта. Эти эффекты ранее не были детально исследованы. Цель: с помощью математической модели фильтрации суспензии в пористой среде проанализировать влияние малого параметра на поведение характеристик потока. Объекты: коэффициент кольматации, коэффициент фильтрации, распределение концентрации дисперсных частиц в пласте, пористость, математическая модель глубокого проникновения частиц в пористую среду. Методы: численное моделирование, явная конечно-разностная схема, решение задачи с малым параметром, введение безразмерных параметров, метод характеристик. Результаты и выводы. Показано, что процессы выравнивания профиля приёмистости и кольматации пористой среды описываются в рамках единой системы уравнений глубокого проникновения дисперсных частиц в пористую среду. Установлено, что концентрация осаждённых частиц является малым параметром, позволяющим свести полную систему уравнений глубокого проникновения дисперсных частиц в пористую среду к упрощённому виду, при котором решение может быть получено аналитически с помощью метода характеристик. Проведено сопоставление решений полной и упрощённой систем уравнений глубокого проникновения дисперсных частиц в пористую среду, свидетельствующее об их соответствии с погрешностью менее 4 %. Получены распределения концентрации дисперсных частиц и пористости в пласте при кольматации, показывающие, что с течением времени фронт кольматации распространяется с постоянной скоростью. Показано, что коэффициент кольматации имеет важное значение для процесса вытеснения нефти водой и выступает в качестве малого параметра. Уменьшение коэффициента кольматации приводит к замедлению скорости вытеснения и увеличению размеров стабилизированной зоны около фронта вытеснения.
Ключевые слова:
малый параметр, фильтрация в пористой среде, полимер, дисперсные частицы, кольматация, закон Дарси, модель глубокого проникновения частиц