Флюидов в нефтегазоносных пластах
Основной кинематической характеристикой движения флюида в пласте является скорость фильтрации , которая может быть различной в разных точках пласта и переменной во времени – т.е. образует физическое поле скоростей фильтрации.
Поле может быть стационарным и нестационарным.
Скорость фильтрации существенно зависит от распределения давлений в пласте, т.е. от поля давлений ; распределения температур в пласте ; от пористости пласта ; его проницаемости .
Существенны также плотность флюида и его вязкость .
Процесс фильтрации может быть изотермическим, если и одинакова во всем пласте; и неизотермическим (например, при закачке в пласт горячей воды, пара).
Система дифференциальных уравнений фильтрации включает в себя: уравнение неразрывности; дифференциальное уравнение движения; уравнения состояния флюида и пористой среды.
1. Уравнение неразрывности.
Уравнение неразрывности является частным случаем закона сохранения массы для движущегося в пористой среде флюида.
Рассмотрим конечный неизменный объем пористой среды V, ограниченный поверхностью S.
В общем случае считаем флюид сжимаемым, т.е. , а пористую среду упруго-деформируемой, т.е. .
Масса флюида в данном объеме пористой среды V
.
Изменение массы флюида в данном объеме пористой среды связано с изменением плотности или пористости и может происходить только за счет разности втекания и вытекания флюида через поверхность S.
Скорость изменения массы флюида в объеме V:

должна быть равна секундному массовому расходу флюида через поверхность S:

( - скорость фильтрации)
(входящий поток отрицателен; выходящий – положителен; т.о. при положительной скорости изменения массы флюида в объеме V данный интеграл необходимо брать со знаком «минус»).
Итак:
.
| (1)
| На основании формулы Остроградского-Гаусса:
.
| (2)
| .
Из (1) и (2)
.
| (3)
| Т.к. объем V выбран произвольно, то
.
| (4)
| Уравнение (4) – дифференциальное уравнение неразрывности флюида в пористой среде в самом общем случае движения (нестационарное движение сжимаемого и несжимаемого флюида в упруго-деформируемой пористой среде).
Для недеформируемой пористой среды m=const, из (4) получаем:
.
| (5)
| Для стационарной фильтрации сжимаемого флюида:
Поиск по сайту:
|