Работа ученых Казанского федерального университета подтверждает важность учета неоднородности порового пространства нефтяных коллекторов для оптимизации процесса разработки месторождений. Проведенное исследование получило поддержку Российского фонда фундаментальных исследований. 

В Казанском федеральном университете изучили влияние неоднородности пористой структуры на важные характеристики процессов вытеснения углеводородов, такие как площади межфазных контактов между нагнетаемым и вытесняемым флюидом, а также эффективность вытеснения. Результаты носят большую прикладную значимость, поскольку вышеупомянутые показатели имеют критически важную роль для оптимизации и дизайна разработки той или иной технологии, повышения или интенсификации добычи нефти – закачка ПАВов, полимеров, кислот. Подробности исследования были опубликованы в Journal of Engineering Physics and Thermophysics.

«Представленное исследование является систематическим, поскольку влияние неоднородности на характеристики вытеснения изучается в сочетании с различными параметрами разработки – вязкости и плотности жидкостей, краевой угол смачивания, межфазное натяжение и скорость потока», — рассказал доцент кафедры математических методов в геологии Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ Тимур Закиров.

Выявленные закономерности основаны на численном моделировании, проведенном на цифровых моделях пористых сред, неоднородность порового пространства которых контролируется в процессе их генерации при помощи специального алгоритма.

«Наиболее яркие результаты работы свидетельствуют о незначительном влиянии неоднородности порового пространства на площадь контакта между нагнетаемым и вытесняемым флюидами. Однако уменьшение межфазного натяжения и увеличение скорости потока способствуют резкому повышению  данной характеристики, что обусловлено переходом режима течения от потока с формированием «капиллярных пальцев» к «вязким пальцам»», — объяснил специалист.

В отличие от площади контакта между, например, нефтью и водой, неоднородность существенно влияет на площадь контакта между водой и поверхностью частиц. Данная характеристика имеет ключевое значение, в частности, при нагнетании кислот или растворенного в воде катализатора. Результаты численного моделирования показывают, что увеличение неоднородности способствует уменьшению поверхности контакта нагнетаемого флюида и частиц. Уменьшение площади контакта было также выявлено при переходе к режиму с «вязкими пальцами».

Стоит отметить, что в работе была разработана новая методика статистической оценки размеров поровых каналов, участвующих в вытеснении. Методика основана на триангуляции Делоне, центрами пересечения граней являются центры масс частиц пористой среды. Выявлено, что рост неоднородности способствует увеличению среднего размера поровых каналов, насыщенных нагнетаемым флюидом.