ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности фильтрации неньютоновской жидкости из "Подземная гидромеханика" 1 в связи с исследованием нияснец, границы применимости закона Дарси (при очень малых числах Рейнольдса) было рассмотрено аномальное (неньютоновское) поведение флюидов в пластовых условиях, не проявляющих этих свойств вне контакта, с пористой средой. Это объяснялось тем, что при очень малых, скоростях фильтрации наряду с силами вязкого сопротивление становятся существенными силы сопротивления, не зависящие от скорости фильтрации и связанные физико-химическим взаимодействием фильтрующихся жидкостей с материком пористой среды. Учет этих сил приводит к нелинейным законам фйльт-рации. [c.335] Из практики разработки многих нефтяных месторождений (Азербайджана, Башкирии, Татарии, Казахстана и др.) известны факты необычного поведения пластовых систем, которые можно объяснит ь проявлением неньютоновских свойств флюидов при их фильтрации. Особенности фильтрации таких, как называемых, аномальных нефтей связаны в основном с повышенным содержанием в них высотсомолеку-лярных компонентов смол, асфальтенов, парафина и наличием предельного напряжения сдвига. [c.335] Развитие методов воздействия на природные залежи с целью увеличения нефте- и газоконденсатоотдачи привело к значительному расширению ассортимента веществ, закачиваемых в продуктивные пластдл. Многие из этих веществ (высокомолекулярные соединения, полимеры) не обладают свойствами ньютоновских жидкостей. Поэтому рассмотрение особенностей фильтрации неньютоновских систем приобретает Самостоятельное значение. [c.335] В этой главе будем рассматривать нелинейные законы фильтрации, описывающие только безынерционные движения, при условии, что фильтрующиеся жидкости обладают неньютоновскими свойствами. [c.335] Зависимость х от /н /ф выражается в этом случае прямой линией, проходящей через начало координат (рис. 11.1, кривая 2). [c.336] Жидкости, не подчиняющиеся закону трения (11.1), называются аномальными или неньютоновскими. Неньютоновские жидкости подразделяются на три класса. [c.336] Среди неньютоновских жидкостей первого класса, описываемых уравнением (11.2), можно выделить три типа. [c.336] Типичная реологическая кривая (11.4) псевдопластичной жидкости приведена на рис. 11.1 (кривая 3). Модель псевдопластичной жидкости применяется, в частности, для описания растворов и расплавов полимеров. [c.337] И так как и 1, то убывает с возрастанием градиента скорости. [c.337] Дилатантные жидкости описываются степенным уравнением (11.4), но при п 1. Кривая течения приведена на рис. 11.1 (кривая /). У этих жидкостей кажущаяся вязкость г увеличивается с возрастанием градиента скорости. Модель дилатантной жидкости хорошо описывает поведение суспензий с большим содержанием твердой фазы. [c.337] Данное соотношение нашло экспериментальное подтверждение. Величина у называется предельным (начальным) градиентом. Если для исследуемого фильтрационного течения такое предельное значение существует, то говорят о фильтрации с предельньш (начальным) градиентом. [c.338] В пористой среде, состоящей из множества микрокапилляров различных диаметров, при снижении перепада давления начинается постепенное закупоривание капилляров. В соответствии с формулой (11.6) вначале движение прекращается в наиболее мелких капиллярах (порах), а по мере снижения давления происходит закупоривание все больших и больших капилляров. Чем сильнее разброс размеров пор, тем больше растянут переход к полному прекращению движения и тем сильнее отличается истинный закон фильтрации от соотношения (11.8). [c.339] В основе проявления неньютоновских свойств пластовых систем лежат различные физические механизмы. Важно, однако, что аномальные эффекты проявляются при малых скоростях фильтрации и в средах с малым размером пор, т.е. с малой проницаемостью. Это определяет особе нности неньютоновской фильтрации в неоднородных пластах. Области малой проницаемости оказываются областями наибольшего проявления неньютоновских эффектов. [c.339] Рассмотрим это на примере пласта со слоистой неоднородностью. В слоистых пластах предельные градиенты различны для разных пропластков. Как следует из (11.7), чем больше проницаемость, тем меньше предельный градиент у, и наоборот. [c.339] Здесь индекс г соответствует характеристикам г-го пропластка. [c.340] Отсюда следует, что пропластки будут последовательно включаться в работу. Если grad/ Yi, то движение отсутствует во всем пласте (w = 0). Если grad/ у2, то фильтрация будет только в первом пропластке и т.д. Следовательно, соотнощение (11.10) представляет кусочно-линейный закон фильтрации, описываемый выпуклой к оси абсцисс ломаной линией (рис. 11.4, ломаная 1). Отсюда легко перейти к случаю непрерывно изменяющейся проницаемости по толщине пласта (рис. 11.4, кривая 2). В обоих случаях закон фильтрации имеет прямолинейный асимптотический участок в области больших скоростей. [c.340] В соответствии с кусочно-линейным законом (11.10) фильтрацию жидкости с предельным градиентом в слоистом пласте можно рассматривать как движение в однородном пласте со средней скоростью фильтрации W. [c.340] Степенной закон (11.12), соответствующий псевдопластическому поведению флюида (11.4), хорошо описывает движение растворов полимеров в пористой среде и используется при расчете полимерного заводнения пластов с целью повышения их нефтеотдачи. [c.341] Движение аномальных нефтей в пластах по закону (11.8) приводит к существенньш особешюстям разработки этих пластов не встречающихся в случае фильтрации по закону Дарси. [c.341] Вернуться к основной статье