1. III.22.1.2..Гидродинамика скважин и прискважинных зон в условиях сложной реологии жидкостей и упругопластических деформаций породы
(Рук.: Шелухин В.В.)
Номер проекта в ИСГЗ ФАНО: 0308-2018-0002
Регистрационный номер: АААА-А17-117021650055-3
| Планы: 1. Разработка планарной модели трещины ГРП в пороупругой среде с учетом неоднородности физических свойств пласта: тестирование модели на известных аналитических решениях, проведение численных экспериментов, исследование влияние неоднородностей и порового давления на динамику распространения трещины ГРП. Исследование динамики трещины ГРП в условиях распространения по ней проппанта:
исследование и анализ кривых падения давления, полученных в результате миниГРП, на основе модели трещины в пороупругой среде, численное определение границ применимости моделей трещин ГРП в упругой среде, разработка быстрых алгоритмов решения трехмерной задачи о распространении трещины ГРП в пороупругой среде с помощью различных технологий высокопроизводительных вычислений. Решение связанной задачи переноса проппанта в трещине с задачей распространения трещины ГРП в пороупругой среде. Математическое моделирование множественных трещин ГРП. Создание основ теории гидроразрыва в пористой среде с пластическими деформациями.
2. Теоретическое исследование волнового воздействия на прискважинную зону пласта в реальных условиях применения штанговых насосов. Исследование волн давления в слоистых пластах. Математическое моделирование растрескивания прискважинной зоны. Исследование влияния капиллярных сил на перераспределение полимера в потоке вытесняющей жидкости в задачах нефтедобычи.
3. Теоретическое исследование фильтрации электролитов с учетом упругих деформаций породы и изменения проницаемости. На основе этой модели с помощью компьютерных вычислений будет изучена динамика потенциала самополяризации и установлена связь с динамикой фронта внедрения фильтрата бурового раствора в пласт в окрестности скважины и трещины ГРП.
4. В известных симуляторах бурения скважин учитывается только взаимодействие частиц шлама с потоком жидкости, но не учитывается взаимодействие частиц между собой. Авторы проекта активно развивают в последнее время теорию взаимодействия частиц между собой и потоком на основе по нятия континуума Коссера, когда такое взаимодействие проявляется через вращательную вязкость. Предполагается дальнейшее развитие такого подхода на случай переменной концентрации полярных частиц, могущих отличаться по скорости от частиц жидкости. В связи с широким применением неньютоновских жидкостей в нефтедобыче предполагается провести анализ волновых решений уравнений вязкоупругости Максвелла и Кельвина-Фойхта.
Цель проекта – теоретическое исследование многомасштабных течений реологически сложных жидкостей в скважине и в прискважинной зоне с учетом возможных деформаций породы, гидроразрывов, разрушений, межфазной динамики, транспорта частиц и капиллярных эффектов. Возможные применения связаны с динамикой трещины гидроразрыва пласта (ГРП), доставкой проппанта к трещине ГРП, с прогнозированием зоны внедрения и роста глинистой корки, которые необходимо учитывать при каротаже во время бурения скважин. Жидкость гидроразрыва, буровой раствор относятся к неньютоновским жидкостям. Причем, они не деформируются при малых напряжениях, но текут при больших (предельное напряжение сдвига). Наличие частиц проппанта и их микровращения - это причина специфики определяющих уравнений. С этой целью будет развита теория вязкопластических микрополярных жидкостей, которая учитывает микровращения и микроинерцию. Для предотвращения прорыва воды к добывающей скважине применяются гели, которые с точки зрения реологии являются вязкоупругими жидкостями. Кроме того, ряд буровых растворов обладают ярко выраженными вязкоупругими свойствами. Одна из целей проекта – исследование моделей Максвелла и Кельвина – Фойхта, которые широко применяются. В то же время, ряд принципиальных вопросов теории не решены до сих пор. Планируется изучить эти модели в несжимаемом случае: их зависимость от выбора объективной производной в реологическом уравнении, структуру слабых и сильных разрывов решения, асимптотику решений при больших и малых временах релаксации. |
