Теория фильтрации - раздел гидродинамики, посвященный исследованию движения жидкостей через пористые среды, то есть тела, пронизанные системой сообщающихся между собой пустот (пор). Пористыми являются многие природные тела: грунты, горные породы, древесина, кожа, кость, мягкие ткани животных, а также искусственные материалы: строительные (бетон, кирпич), пищевые (хлеб), искусственная кожа, керамика, металлические детали, полученные методом порошковой металлургии, и т.д. Пористой является почва, верхний слой грунта, служащий основой земледелия. Уже это простое перечисление показывает ту огромную роль, которую играют пористые среды в жизни людей. Характерная особенность всех этих материалов - способность накапливать в себе жидкость и позволять ей двигаться под действием внешних сил.
Движение почвенной влаги, правильная организация орошения и ирригации - одна из важнейших задач теории фильтрации. В последнее время к этой вечной задаче человечества добавилась новая и часто не менее трудная проблема охраны грунтовых вод от загрязнения отходами производства, удобрениями и прочими продуктами жизнедеятельности человечества. Наконец, основные источники энергии XX века - нефть и газ добываются из глубоко залегающих подземных пластов. Накопление нефти и газа в этих пористых пластах-коллекторах и основные технологии извлечения (добычи) управляются законами теории фильтрации и служат одним из главных источников ее задач [13].
Более 100 лет изучается теория фильтрации. Однако отсутствуют обобщенный набор законов фильтрации, что заставляет выводить для каждой модели свои законы и уравнения. В наше время главной задачей науки подземная гидромеханика является усовершенствование старых моделей фильтрационных процессов или создание новых, более совершенных. Для моделирования процесса в целом необходимо выбрать или создать хорошую 3
схему движения жидкости в пористой среде, для нее вывести законы и уравнения, которые могли бы очень точно описать процесс. И последним шагом будет решение полученных уравнений на различных ЭВМ.
Проницаемость К - это одна из важнейших характеристик фильтрационного процесса. Она характеризует способность пропускать через поровое пространство жидкость или газ. Различают также абсолютную (пропускная способность полностью насыщенной среды), относительную и эффективную (пропускная способность среды в данном состоянии) проницаемость.
Относительная проницаемость - это отношение эффективной проницаемости к абсолютной.
Существует уже достаточно много моделей, которые можно было бы изучать и совершенствовать. Например, модель связки цилиндрических капилляров и модель Тулера-Ора. Но эти модели не дают достоверные результаты исследования, так как они не учитывают взаимодействие, которое оказывают капилляры друг на друга.
В данной исследовательской работе была описана модель взаимодействующих капилляров и исследован коэффициент относительной фазовой проницаемости при первичном дренировании. На описание более совершенных моделей наталкивают экологические и экономические проблемы, стоящие перед человечеством.
После теоритического и математического описания модели взаимодействующих капилляров, была построена кривая относительной фазовой проницаемости K(s). Полученные результаты, после решения системы уравнений, сравнивались с экспериментальными данными, а именно моделью Брукса-Кери. В результате проверки, был сделан вывод, что модель взаимодействующих капилляров достаточно хорошо описывает процесс, на что указывают рис. 4.1 - рис. 4.3.
Однако первичное дренирование - это первая стадия фильтрационного процесса. Поэтому необходимо исследовать и проверять данную модель дальше, а именно изучить кривую относительной фазовой проницаемости при пропитке.
1. Bakke S. 3-D pore scale modelling of heterogeneous sandstone reservoir rocks and quantitative analysis of the architecture, geometry and spatial continuity of the pore network / S. Bakke, P. 0ren // Soc. Pet. Eng. — 1996. — SPE paper 35479.
2. Yanuka M. Percolation processes and porous media / M. Yanuka, F. Dullien, D. Enick // J. Colloid Interface Sci. — 1986. — Vol. 112. — P. 24-41. [34] Brooks R. H. Hydraulic properties of porous media / R. H. Brooks, A. T. Corey // Hydrol. Pap. 3 / Colorado State Univ. — Fort Collins, 1964.
3. Brooks R. H. Hydraulic properties of porous media / R. H. Brooks, A. T. Corey // Hydrol. Pap. 3 / Colorado State Univ. — Fort Collins, 1964.
4. van Genuchten M. T. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils / M. T. van Genuchten // Soil Sci. Soc. Am. J.
— 1980. — Vol. 44. — P. 892-898.
5. Kirkpatrick S. Percolation and conduction / S. Kirkpatrick // Rev. Mod. Phys.
— 1973. — Vol. 45. — P. 574-588.
6. Schroth M. H. Characterization of Miller-similar silica sands for laboratory hydraulic studies / M. H. Schroth, S. J. Ahearn, J. S. Selker, J. D. Istok // Soil Sci. Soc. Av. J. — 1996. — Vol. 60. — P. 1331-1339.
7. DiCarlo D. A. Experimental measurements of saturation overshoot on infiltration / D. A. DiCarlo// Water Resour. Res. — 2004. — V. 40(4).
8. Or D. Liquid retention and interfacial area in variably saturated porous media: Upscaling from pore to sample scale model / D. Or, M. Tuller // Water Resour. Res. — 1999. — Vol. 35. — No. 12. — P. 3591-3605.
9. Or D. Flow in unsaturated fractured porous media: Hydraulic conductivity of rough surfaces / D. Or, M. Tuller // Water Resour. Res. — 2000. — Vol. 36. — No. 5. — P. 1165-1177.
10. Tuller M. Adsorption and capillary condensation in porous media-liquid retention and interfacial configurations in angular pores / M. Tuller, D. Or, L. M. Dudley // Water Resources Research. — 1999. Vol. 35(7). — P. 19491964.
11. Tuller M. Hydraulic conductivity of variably saturated porous media: Film and corner flow in angular pore space / M. Tuller, D. Or // Water Resour. Res. — 2001. — Vol. 37. — No. 5. — P. 1257-1276.
12. Tuller M. Unsaturated hydraulic conductivity of structured porous media: A review of liquid configuration-based models / M. Tuller, D. Or // Vadose Zone Journal. — 2002. — Vol. 1. — P. 14-37.
13. Ентов В.М. Теория фильтрации // Государственная академия нефти газа им. И.М.Губкина, Москва. - 1998.
14. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах // Москва: Недра, 1984.
15. Котяхов Ф.И. Физика нефтяных и газовых коллекторов // Москва: Недра, 2010.
16. Ханин А.А. Породы-коллекторы нефти и газа и их изучение // Москва: Недра, 1969.