• Русский

В КФУ разработали новую модель фильтрации в набухающих грунтах

Разработка, выполненная в рамках госзадания, позволяет усовершенствовать прогноз фильтрационных процессов в пористых средах с учетом набухания пористой среды.

На сегодняшний день, процессы фильтрации жидкостей изучаются с самых разных точек зрения – исследуются состав и свойства горных пород, поры которых заполнены нефтью или газом, анализируется структура и неоднородность порового пространства, изучаются свойства фильтрующихся жидкостей, а также сама механика фильтрационного процесса. На последний влияют разные факторы – тот перепад давлений, который создается при бурении скважин; нагрузка, оказываемая вышележащими горными породами; силы, возникающие на контакте горных пород и фильтрующихся флюидов. Важнейшее и все более возрастающее значение имеет и другой вид жидких полезных ископаемых – вода. Значительная часть потребляемой человечеством воды приходится на подземные ресурсы. Несмотря на то, что к сегодняшнему дню многие задачи, связанные с теорией фильтрации, решены, тем не менее, существует ряд проблем, требующих дальнейшего исследования и внимания. В частности, к таким вопросам относятся фильтрации флюидов в породах, вещество которых способно поглощать воду из фильтрующегося флюида, увеличивая при этом свой объем (набухание).

Ещё одним дополнительным и осложняющим фактором является присутствие в порах породы других жидких фаз, помимо воды, например, нефти или воздуха. Решение данной проблемы нашли ученые КФУ, результаты работы были опубликованы в   SpringerLink.

Научная группа провела эксперименты, результаты которых были сопоставлены с численными результатами, полученными при помощи разработанной математической модели, описывающей процесс ненасыщенной фильтрации в набухающих грунтах.

«Результаты сравнения показали высокую адекватность разработанной модели, включающей новые физические факторы и призванные объяснить ранее не учитываемые явления. Теперь наша задача заключается в перенесении полученных результатов на совместную фильтрацию воды, нефти и газа. Необходимо заметить, что процессы, приводящие к поглощению или выделению воды горными породами, происходят при их переходе из одного типа в другой», — сообщил заведующий кафедрой математических методов в геологии ИГиНГТ КФУ, профессор Максим Храмченков.

Данный процесс называется метаморфизацией и имеет место при погружении горных пород на достаточную глубину вследствие высоких давлений и температур. Стоит отметить, что разработанная модель позволяет рассчитать основные закономерности протекающих процессов. Полученные выводы носят не только чисто прикладной, но и фундаментальный характер: разработка позволяет усовершенствовать понимание и получить новые знания о механизмах процесса фильтрации сложных флюидов, которая является важнейшим фактором, регулирующим и лимитирующим добычу нефти и газа, обеспечивая экспорт полезных ископаемых.