РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ О РАСПРОСТРАНЕНИИ ВНУТРИПЛАСТОВОГО ГОРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЭВРИСТИЧЕСКОЙ ГИПОТЕЗЫО ТЕМПЕРАТУРНОМ И КОНЦЕНТРАЦИОННОМ ПОЛЯХ

В настоящее время увеличивается доля месторождений с вязкими и трудноизвлекаемыми нефтями. В связи с этим растет интерес к методам термохимического воздействия на нефтяные и угольные пласты. Примером является белорусско-российский проект «Вишатермогаз». Для управления термохимическими процессами внутри пласта необходимо использование моделей различного уровня – качественных аналитических, простых численных с «усредненными» параметрами, а также детальных многомерных расчетов. Ввиду специфических особенностей внутрипластовых процессов развитие новых упрощенных методов их анализа является актуальной задачей как с научной, так и практической точки зрения. В работе излагается решение задачи о распространении квазистационарной волны тепловыделения в пласте на основе эвристических гипотез. В основе решения лежит предположение о связи профилей температуры T и концентрации недостающего компонента y: exp(-E / T ) = exp(-E / T_max )(1- y).  Другой гипотезой является предположение о том, что максимальный градиент профиля концентрации недостающего компонента реализуется при некотором фиксированном значении его концентрации. Математически это соответствует уравнению y’’ ( y = y*) = 0. Выводятся простые формулы для определения концентрационного температурного профиля, а также скорости распространения температурного фронта для двух случаев – недостатка окислителя и недостатка горючего компонента. Указаны основные функциональные зависимости скорости фронта от параметров задачи. Сравнение полученного данным способом профиля с профилем, рассчитанным численно, показывает адекватность самого метода и принятых гипотез. Данный метод может применяться для оперативной оценки и параметрического исследования профилей и скорости движения фронта. Он также может быть использован для сходных задач химической технологии и теплотехники.

1. Шейнман, А. Б. Подземная газификация нефтяных пластов и термический способ добычи нефти / А. Б. Шейнман, К. К. Дубровай. М.: ОНТИ, 1934. 95 с.

2. Рубинштейн, Л. И. Температурные поля в нефтяных пластах / Л. И. Рубинштейн. М.: Недра, 1972. 387 с.

3. Чарный, И. А. Подземная гидрогазодинамика / И. А. Чарный. М.: Гостоптехиздат, 1963. 397 с.

4. Боксерман, А. А. Термогазовый метод увеличения нефтеотдачи / А. А. Боксерман // Георесурсы. 2007. Т. 22, № 3. С. 18–20.

5. Нефтегазовая энциклопедия: в 3 т. / под ред. Ю. В. Вадецкого. М.: Московское отд-ние «Нефть и газ», 2004. Т. 3. 308 с.

6. Богданов, И. И. Численное исследование начального этапа и развитых режимов внутрипластового горения / И. И. Богданов, Л. А. Чудов. М.: Изд-во Лтд. ИПМ, 1983. 74 с. (Препринт / ИПМ АН СССР; № 227).

7. Добрего, К. В. Физика фильтрационного горения газов / К. В. Добрего, С. А. Жданок.Минск: Ин-т теплои массообмена имени А. В. Лыкова, 2002. 204 c.

8. Совершенствование виртуальной залежи / Д. О. Афилака [и др.] // Нефтегазовое обозрение. 2002. Т. 7, № 1. С. 58–79.

9. Моделирование коллектора при растущей сложности геологических условий /Д. А. Эдвардс [и др.] // Нефтегазовое обозрение. Зима 2011–2012. Т. 23, № 4. С. 4–21.

10. Babkin, V. S. Filtration Combustion of Gases. Present State of Affairs and Prospects / V. S. Babkin // Pure and Applied Chem. 1993. Vol. 65, No 2. P. 335–344.

11. Babkin, V. S. Propagation of Premixed Gaseous Explosion Flames in Porous Media / V. S. Babkin, A. A. Korzhavin, V. A. Bunev // Combustion and Flame. 1991. Vol. 87, No 2. P. 182–190.

12. Добрего, К. В. Режимы газификации бедных угольных слоев / К. В. Добрего, И. А. Козначеев // ИФЖ. 2006. Т. 79, № 2. С. 56–61.

13. Математическая теория горения и взрыва / Я. Б. Зельдович [и др.]. М.: Наука, 1980. 478 с.

14. Bubnovich, V. I. Analytical Study of the Combustion Waves Propagation under Filtration of Methane-Air Mixture in a Packed Bed / V. I. Bubnovich, S. A. Zhdanok, K. V. Dobrego // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2006. Vol. 49, No 15–16. P. 2578–2586.

15. Козначеев, И. А. К вопросу об инициировании очага горения в нефтенасыщенном пласте / И. А. Козначеев, К. В. Добрего // ИФЖ. 2013. Т. 86, № 6. С. 1301–1309.

16. Футько, С. И. Приближенное аналитическое решение задачи распространения фильтрационной волны горения в пористой среде / С. И. Футько, С. И. Шабуня, С. А. Жданок // ИФЖ. 1998. Т. 71, № 1. С. 41–45.