Идеальные модели пористых сред

Предельное статическое и динамическое напряжения сдвига. Тиксотропия.(ПДНС и ПСНС)

ПДНС – характеризует прочностное сопротивление бурового раствора.

ПДНС – усилие, которое необходимо применить к раствору, чтобы вызвать ламинарное течение.

На практике фактической мерой ПДНС яв-ся предельное статическое напряжение сдвига (ПСНС).

ПСНС – характеризует прочность тиксотропной структуры, возникающей в покоящемся буровом растворе и интенсивность упрочнения ее во времени. Если через увеличивающиеся периоды покоя раствора СНС возрастают до максимального значения, то это явление называется тиксотропией (превращение золя в гель). При этом происходит медленная переориентация глинястых пластинок в направление с минимально свободной поверхностной энергией.

При высоких значениях СНС > 100 дека ПА из-за резкого снижения гидростатического давления до 30кгс/см³ появляются проблемы при пуске насосов, дополнительные энергетические затраты, отсутствие оседания шлака, возможный гидроразрыв пласта и выброс.

1:10 -> 1 к 10 мин. Измерение t при выдержке в покое раствора. Обычно ᶿ10 на 50+- 10% > ᶿ1

Вопрос 5

Модели фильтрационного течения.

Сложный и нерегулярный характер структуры порового пространства не позволяет изучать движение флюидов в нем прямым решением уравнения движения вязкой жидкости для каждого порового канала или трещины. В процессе движения флюиды испытывают различные деформации(сжатие, кручение). При изменении нагрузок (трении соседних объемов), которое отнесенное к единице площади получило название напряжение. Само соотношение, связывающее деформацию и скорость изменения деформации с напряжением называют реологическим законом.

Наиболее часто применимо к жидкостям для описания действия касательных напряжений на сдвиговую деформацию применяется соотношение ньютона:

=ᶯ

-скорость в направлении х

- направление перпендикулярно х

ᶯ - коэффициент динамической вязкости.

Довольно часто движение флюидов не подчиняется данному закону. Например, при трогании пластовой нефти требуется некоторое, отличное от нулевого напряжения, чтобы разорвать образованные пластовой водой коллоидные структуры, такие среды называются неньютоновскими, а их модель – моделью неньютоновского течения.

Вопрос 6

Идеальные модели пористых сред.

Фиктивный грунт-среда, состоящая из шариков одного размера, уложенных во всем объеме пористой среды одинаковым образом по элементам из 8 шаров в углах ромбоэдра.

Идеальный грунт- среда, состоящая из трубочек одного размера, уложенных одинаковым образом по элементам из четырех трубочек в углах ромба.

схема трещиновато пористой среды.1-трещины, 2-поры.

Трещиновато пористые коллектора могут быть представлены в виде двух взаимно перпендикулярных систем с разными величинами раскрытия ᵟт . В пространственном случае используют систему трех взаимно перпендикулярных трещин.

Формула Слихтера для идеального грунта:

( 60° ≤ θ ≤ 90°

Эквивалентным диаметром называется диаметр зерен такого фиктивного грунта, который состоит из зерен одинакового диаметра и имеет коэффициент фильтрации, равный коэффициенту фильтрации естественного грунта.

Вопрос 7

Пористая среда это среда с наличием пустот. Пористость горных пород, совокупность пустот (пор), заключённых в горных породах. Количественно Пористость горных пород выражается отношением объёма всех пор к общему объёму горных пород (в долях единицы или процентах). ПРОСВЕТНОСТЬ—физическое свойство горной породы, характеризующее ее абсолютную пористость. Общая (полная, абсолютная) пористость – суммарный объём всех пор (V_пор), открытых и закрытых. Коэффициент эффективной пористости (m_эф.) оценивает фильтрацию в породе жидкости или газа, и зависит от объёма пор (V_{пор фильтр}), через которые идёт фильтрация.

(v_пор /V_{образца}) m=(0…1)

Кроме того в реальной пористой среде есть тупиковые поры, в которых движение жидкости не происходит.

В связи с тем, что переток жидкости осуществляется через поверхность, то необходимо введение параметра связанного с площадью. Такой геометрический параметр называется просветностью.

Площадь просветов по всей площади сечения образца соответственно для эффективного грунта.

α – угол уклада (60-90 ͦ)

формула веса средней частицы

Вопрос 8