Перколяционный подход в моделировании стационарных и нестационарных процессов многофазного течения в пористых средах [Автореферат]

Hi npuax рукописи 

Кадет Валерий Владимирович 

ПЕРКОЛЯЦИОННЫЙ ПОДХОД В МОДЕЛИРОВАНИИ 
СТАЦИОНАРНЫХ И НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ 
МНОГОФАЗНОГО ТЕЧЕНИЯ В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ 

(СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 0 1 . 0 2 . 0 5 - МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ. ГАЗА И ПЛАЗМЫ) 

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ 
ДОКТОРА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 

МОСКВА 1996 

Диссертационная работа выполнена э Лаборатории неоднородных сред 

Отдела Теоретических Проблем Российской Академии Наук . 

В. {{.Николаевский 

А.А.Вармин 

Г.Г.Малинецкий 

Ведущая организация : Всероссийский научно-исследовательский 

институт нефти (ВНИИнефть) 

Защита состоится 
на заседании диссертационного 

совета Д.053.27.04 
по защите диссертаций на соискание ученой степени 

доктора технических наук при ГАНГ их. И.М.Губкина по 
адресу 
117917, 

Москва, Ленинский проспект, 65, ГАНГ их. И.М.Губкина. 

С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке ГАНГ вы. И.М.Губкина. 

Автореферат разослан " 
" 
1996г. 

Официальные оппоненты: 

доктор технических наук, профессор, 

академик РАЕН 

доктор физико-математических наук, профессор 

доктор физико-математических наук 

Ученый секретарь 

диссертационного совета 
(Ю.Д.Райский) 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 
РАБОТЫ 

Актуальность темы. Вахной 
народнохозяйственной задачей явля
ется поиск н разработка новых методов интенсификации 
извлечения 

углеводородного сырья из недр. 
Создание принципиально новых тех
нологий невозможно без углубленного исследования процессов 
пере
носа флюидов в горных породах. 

При рассмотрении фильтрации флюидов в рамках традиционных мо
делей сплошной среды (Баклея-Леверетта, Раппопорта-Лиса) все раз
нообразие 
типов 
горных 
пород 
учитывается путем варьирования в 

уравнениях> 
описывающих процесс фильтрации, 
коэффициентов 
по
ристости и проницаемости. При таком подходе определяющим парамет
ром при анализе фильтрационных процессов в пластах являются коэф
фициенты 
фазовых 
проницаемостей, 
экспериментальное определение 

которых представляет значительные сложности. 
К тому хе 
экспери
ментальные 
кривые 
относительных фазовых проницаемостей являются 

интегральными феноменологическими характеристиками, и не позволя
ют выявить влияние различных факторов, 
например, структуры перо
вого пространства, 
на формирование результирующей картины теения 

и установить соответствующие закономерности. 

В то хе время очевидно, что структура пустотного пространства 

оказывает 
существенное влияние на характер фильтрации в микроне
однородной пористой среде. Например, неоднородность среды мохет 

приводить 
к возникновению на ыикроуровне значительных градиентов 

давления при фильтрации флюидов,• что, в свою очередь, ведет к 

проявлению новых физических эффектов.Для описания эффектов, 
свя
занных с процессами переноса в микронеоднородной пористой 
среде, 

необходимо использовать пространственные решеточные модели, про
водимость связей в которых описывается некоторой 
функцией 
плот
ности распределения. Решение задач (статических и динамических) о 

протекании флюидов в таких системах мохет быть проведено методами 

численного моделирования. Однако это связано с большими затратами 

машинного времени,что резко ограничивает как практические, так и 

исследовательские возмохности данного подхода. 
Причем результаты 

численного моделирования не обладают необходимой 
степенью 
общ
ности, достаточной для получения закономерностей общего характе

- 
4 

pa, представленных в виде функциональных зависимостей. 

Вахным вопросом 
в контексте рассматриваемой проблематики яв
ляется определение функции плотности распределения (*ПР) пор 
по 

размерам. Смысл этой функции зависит от модели структуры порового 

пространства, используемой для интерпретации порометрических дан
ных. Модель бесконечных цилиндрических пор, положенная в настоя
иее время в основу большинства схем интерпретации данных поромет
рии, является 
слишком грубой и мохет приводить к большим погреш
ностям. Для адекватного учета особенностей поровой структуры 
ре
альных сред необходимо использовать решеточные модели с примене
нием аппарата теории перколяцни при интерпретации порометрических 

данных. 

Все это диктует необходимость развития нового теоретического 

подхода к описанию процесса переноса флюидов, в 'охастически 
не
однородной 
среде, 
который 
позволил 
бы получать аналитические 

соотношения (по крайней мере в квадратурах) для расчетов как.ста
ционарных, 
так и динамических фазовых проницаемостей, других па
раметров фильтрационного процесса, 
а такхе разработать 
методики 

исследования 
структуры 
пустотного пространства горных пород для 

восстановления функции плотности распределения микрокапилляров по 

эффективным радцусам. 

Цель работы. 
Развитие принципиально нового, базирующегося на . 

представлениях теории перколяции подхода к построению теоретичес
ких моделей процессов многофазной фильтрации и разработка на этой 

основе моделей многофазной фильтрации флюидов с различными свойс
твами 
в пористых 
средах с различными характеристиками порового 

пространства, 
позволяющих теоретически рассчитывать и анализиро
вать основные параметры и закономерности как стационарного, так и • 

динамического фильтрационных процессов, 
в том числе и кривые от
носительных фазовых проницаемостей в обоих указанных случаях. 

Научная новизна. Развито новое направление в теории многофаз
ной фильтрации. В рамках предлагаемого подхода разработан ряд фи
зических моделей течения флюидов с различными свойствами в микро
неоднородных пористых средах, позволивших получить следующие ори
гинальные результаты: 

1.Показано, что 
коэффициенты относительных фазовых проницае
мостей определяются прежде Bjcero порометрической кривой 
и 
двумя 

критическими показателями решеточной модели порового пространства 

порогом протекания и индексом радиуса корреляции. 

2.Представлены алгоритмы 
теоретического 
расчета 
как стати