Двухфазные течения с физико-химическими превращениями в каналах и пористых средах в задачах нефтегазовой механики

• Автор: Мусакаев, Наиль Габсалямович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 241 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Анализ отечественных и зарубежных исследований двухфазного течения в каналах и пористых структурах
1.1. Математическое моделирование двухфазного течения в
каналах
1.2. Исследования по проблеме многофазного течения в пористой среде
1.3. Образование твердой фазы в пластах и системах нефтегазопромыслового оборудования
Глава 2. Математическое моделирование двухфазного течения в скважинах при наличии осложняющих факторов
2.1. Математическая модель течения газожидкостной смеси в оснащенной электроцентробежным насосом скважине
2.2. Численное исследование восходящего газожидкостного потока при наличии фазовых превращений и внешнего теплообмена
2.3. Математическое моделирование процессов, протекающих в нагнетательной скважине при закачке теплоносителя в пласт
Глава 3. Динамика накопления и диссоциации газогидратных отложений в трубопроводах
3.1. Определение гидродинамических и теплофизических параметров газового потока в трубопроводе
3.2. Условия образования газовых гидратов в горизонтальном
канале
3.3. Численное моделирование течения влажного газа в трубопроводе
3.4. Анализ условий образования газовых гидратов с учетом подачи
в трубопровод метанола

Глава 4. Теоретическое исследование процесса закачки холодного
газа в частично насыщенный водой пористый пласт
4.1. Математическое моделирование процесса хранения газов в гидратном состоянии
4.2. Автомодельное решение с фронтальной поверхностью фазовых переходов
4.3. Образование газового гидрата в объемной области
Глава 5. Анализ механизма снижения проницаемости призабойной
зоны скважины при взаимодействии пластовых и закачиваемых флюидов
5.1. Данные гидродинамических исследований скважины
5.2. Математическая модель процессов, происходящих
в пористой среде при смешении вод с различным химическим составом
5.3. Оценка зоны загрязнения призабойной зоны в результате выпадения твердого осадка
Заключение
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время наблюдается значительный интерес к изучению двухфазного течения в различных системах, что объясняется необходимостью в теоретическом осмыслении и системном исследовании большого круга проблем, возникающих, в частности, при решении вопросов разведки, добычи и транспортировки углеводородного сырья, при реализации новых и совершенствовании существующих методов повышения отдачи нефте- и газонасыщенных пластов, при развитии методов исследования скважин и т.п. Исследование закономерностей тепломассообменных и фильтрационных процессов в многофазных системах представляет собой весьма сложную и многогранную научную проблему. С точки зрения их экспериментального изучения это связано со значительными трудностями опытного исследования многообразных межфазных и внутрифазных взаимодействий и быстропротекающих процессов. В теоретическом плане это обусловлено исключительной сложностью получения строгого аналитического описания динамики двухфазных смесей. В этой связи при исследовании течений двухфазных смесей зачастую применяют численные методы решений.
Современное состояние исследований различного вида течений характеризуется учетом эффектов неоднофазности, а также построением адекватных математических моделей наблюдаемых при этом процессов (Нигматулин Р.И., 1987). Изучение движения двухфазных смесей с учетом исходной структуры смеси и физических свойств фаз требует привлечения новых параметров и решения уравнений более сложных, чем те, которые записываются для однофазных течений. При этом детальное описание внутрифазных и межфазных взаимодействий в гетерогенных средах порою чрезвычайно сложно, и для получения обозримых результатов и их понимания зачастую прибегают к рациональным схематизациям, приводящим к обозримым и решаемым уравнениям.

потока и стенки трубы на интенсивность парафинизации нефтепромыслового оборудования [6, 65, 118, 134, 170].
Образование парафина начинается в тех местах, где нефть вступает в контакт с холодными стенками подземного оборудования. Вследствие локального снижения температуры газожидкостного потока в пристеночном слое, происходит снижение растворяющей способности потока по отношению к парафинам и выделение твёрдой фазы на поверхности труб. Для каждой концентрации растворенных парафинов в газонефтяной смеси существует температура кристаллизации, ниже которой начинается выпадение твёрдой фазы из потока [118, 134].
В работах [67, 118] обобщен достаточно обширный экспериментальный и промысловый фактологический материал, сделан ряд обобщений о влиянии на процесс формирования отложений размеров частиц дисперсной фазы, природы материала и качества обработки поверхности подложки. Согласно исследованиям этих авторов индивидуальные парафиновые кристаллы не способны к формированию плотных отложений. В реальных условиях роль цементирующего материала выполняют смолы, асфальтены и нафтеновые кислоты.
Изучению процесса отложений парафина в трубопроводе при протекании сырой нефти посвящена статья [183]. Представлена теория, которая позволяет определить толщину слоя отложений парафинов на стенке канала в зависимости от времени. С целью проверки теоретической модели были проведены эксперименты. Результаты представлены в виде изменяющихся со временем осевых распределений давления, температуры и толщины слоя отложений. Показано, что предложенная модель позволяет получить правильный порядок величины при расчете параметров потока.
Вопросам кристаллизации частиц в двухфазном потоке посвящена статья [31], где рассмотрены две математические кристаллизационные модели, отличающиеся друг от друга различной степенью детализации физических эффектов, определяющих данный процесс. В первой модели