Основные фильтрационные свойства пористой среды, образованной сообщающимися осесимметричными каналами

Об авторах:

Игошин Дмитрий Евгеньевич, кандидат физико-математических наук, начальник лаборатории физики пласта, корпоративный центр исследования пластовых систем (керн и флюиды), Газпром ВНИИГАЗ (г. Москва); доцент кафедры фундаментальной математики, Физико-технический институт, Тюменский государственный университет; d.e.igoshin@utmn.ru

Хромова Надежда Александровна, инженер-исследователь, Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН; khromova.n.a@gmail.com

Аннотация:

Широкая распространенность высокопористых проницаемых ячеистых материалов (ВПЯМ) в различных отраслях промышленности делает актуальным изучение их свойств. Фильтрационные свойства подобных сред можно определять с помощью гидродинамического моделирования. В работе рассмотрена модель пористой среды, образованной сообщающимися осесимметричными каналами переменного сечения, позволяющая задавать пористость во всем диапазоне значений.Проницаемость рассмотренных сред определена аналитически и численно. Аналитическая оценка получена на основе допущения о квазиодномерности течения, компьютерное моделирование проведено с помощью набора пакетов с открытым программным кодом: SALOME-OpenFOAM-Paraview. По результатам прямого гидродинамического моделирования течения в объеме одного канала найден объемный расход флюида через поперечное сечение, откуда, с учетом уравнения Дарси, получена численная оценка проницаемости и хорошее количественное соответствие между обеими оценками.

Список литературы:

1.             Анциферов В. Н. Применение ячеистых высокопористых материалов /
В. Н. Анциферов, М. Ю. Калашникова // Экология и промышленность России. 1997. №  1. С. 14-17.

2.             Басниев К. С. Нефтегазовая гидромеханика: учебное пособие для вузов /
К. С. Басниев, Н. М. Дмитриев, Г. Д. Розенберг. М. — Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2005. 544 с.

3.             Губайдуллин А. А. Моделирование динамики капли нефти в капилляре с сужением / А. А. Губайдуллин, А. Ю. Максимов // Вестник Тюменского государственного университета. 2013. № 7. С. 71-77.

4.             Губайдуллин А. А. Собственные частоты продольных колебаний капли в сужении капилляра / А. А. Губайдуллин, А. Ю. Максимов // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2015. Том 1. № 2(2). С. 85-91.

5.             Игошин Д. Е. Моделирование пористой среды регулярными упаковками пересекающихся сфер / Д. Е. Игошин, О. А. Никонова, П. Я. Мостовой // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математические науки. Информатика. 2014. № 7. С. 34-42.

6.             Игошин Д. Е. Проницаемость пористой среды периодической структуры с разветвляющимися каналами / Д. Е. Игошин, О. А. Никонова // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2015. Том 1. № 2(2). С. 131-141.

7.             Игошин Д. Е. Численные и аналитические оценки проницаемости пористой среды, образованной каналами, имеющими вращательную симметрию / Д. Е. Игошин, А. Ю. Максимов // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2015. Том 1. № 3(3). С. 112-121.

8.             Игошин Д. Е. Численное исследование зависимости проницаемости от пористой среды, образованной каналами регулярной структуры / Д. Е. Игошин, Р. С. Сабуров // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2015. Том 1. № 1(1). С. 84-90.

9.             Игошин Д. Е. Численное определение проницаемости в среде периодической структуры, образованной разветвляющимися каналами / Д. Е. Игошин // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2015. № 12. С. 30-33.

10.         Лейбензон Л. С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде /
Л. С. Лейбензон. М., 1947. С. 11-24.

11.         Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа: учеб. для вузов / Л. Г. Лойцянский; 7-е изд., испр. М.: Дрофа, 2003. 840 с.

12.         Максимов А. Ю. Поведение капли несмачивающей жидкости в трехмерной модели пористой среды / А. Ю. Максимов // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2015. № 12. С. 34-37.

13.         Маскет М. Течение однородных жидкостей в пористой среде / М. Маскет; пер. с англ. М. — Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2006. 640 с.

14.         Ромм Е. С. Структурные модели порового пространства горных пород / Е. С. Ромм. Л.: Недра, 1985. 240 с.

15.         Хейфец Л. И. Многофазные процессы в пористых средах / Л. И. Хейфец,
А. В. Неймарк. М.: Химия, 1982. С. 29-33.

16.         Slichter С. S. Theoretical investigations of the motion of groundwater / С. S. Slichter // 19th Annual Report of the United States Geological Survey. 1899. Part 2. Pp. 295-384.