|
различия температур при сжатии или растяжении; 2) вязко-инерционным (из-за различия вязких и инерционных свойств фаз); 3) из-за перемешивания жидкости, связанной с шероховатостью пор и случайностью микростроения и др. Проведенные расчеты и эксперименты показали, что для водо-, нефте или газонасыщенных коллекторов суммарный коэффициент затухания упругих волн можно определить по формуле: ОС = ОС Терм вн а кс ? где Щерм — коэффициент термического затухания звука; ави—коэффициент вязко-инерционного затухания звука; акс — коэффициент затухания по закону Кирхгоффа — Стокса. Итак, исходя из проведенного анализа следует, что в коллекторах нефти и газа в общем случае могут одновременно распространяться волны трех типов: две продольных (первого и второго родов) и одна поперечная. Продольная волна второго рода — волна переупаковки твердых частиц, затухающая на небольшом расстоянии и распространяющаяся подобно диффузионному звуку. Практически в сцементированных коллекторах нефти и газа ею можно пренебречь. Волна первого рода — волна давления, распространяющаяся по скелету и флюиду — порозаполнителю. Механизм распространения этой волны зависит не только от физических свойств твердой и жидкой фаз, но и от степени гидродинамического и термодинамического взаимодействия между ними. В волне первого рода при низких частотах движение флюида и скелета происходит синфазно (в фазе). С ростом частоты, за счет проявления различия вязко-инерционных свойств движение флюида начинает отставать по фазе от движения скелета, т. е. становится несинфазным. При этом появляются комплексные динамические параметры: динамическая плотность, которая становится меньше статистической, что вызывает рост скорости звука с частотой, и динамическая вязкость, которая растет с частотой. Помимо возникающей 54 |
коллекторах) распространение упругой волны помимо классического поглощения обусловливается и добавочными механизмами поглощения, объясняющимися различием физических свойств твердой фазы и насыщающего флюида. Например, различием их адиабатических сжимаемостей и плотностей. Различие в адиабатических сжимаемостях твердой фазы и флюида приводит к неравновесным внутрипоровым термодинамическим процессам (термическому поглощению), а различие в их плотности и вязкости к несинфазному движению скелета породы и порозаполнителя. а следовательно, к вязко-инерционному поглощению звука. Вызванная этими процессами диссипация энергии может оказаться намного выше классического затухания [91]. Для оценки реальных величин коэффициентов поглощения упругих волн в коллекторах нефти и газа целесообразно использовать суммарный коэффициент поглощения упругих волн, записанный в виде 00 « = 2>,. 1-1 где а; — коэффициент поглощения, вызванный тем или иным процессом. В общем случае диссипация энергии может быть обусловлена: а) релаксацией объемной или сдвиговой вязкости; б) кнезеровскими эффектами (обменом энергией внутри и межмолекулярных степеней свободы, обычно, в многоатомных газах); в) релаксационными процессами в электролитах, г) структурной релаксацией (обмен энергии между различными структурными образованиями в жидкости) и др.; в твердой фазе — а) неидеальными упругостью и инерционностью зерен, б) трением между зернами и др.; затуханием, связанным с взаимодействием фаз: 1) термическим затуханием за счет теплообмена между фазами вследствие различия температур при сжатии или растяжении; 2) вязко-инерционным (из-за различия вязких и инерционных свойств фаз); 3) из-за перемешивания жидкости, связанной с шероховатостью пор и случайностью микростроения 54 и др. 5$ Проведенные расчеты и эксперименты показан и, что для водо-, нефте или газонасыщенных коллекторов суммарный коэффициент затухания упругих волн можно определить по формуле: а =сск р » + а в к + ам , где а-тсрм — коэффициент термического затухания звука; ави—коэффициент вязко-инерционного затухания звука; акс — коэффициент затухания по закону Кирхгоффа — Стокса. Итак, исходя из проведенного анализа следует, что в коллекторах нефти и газа в общем случае могут одновременно распространяться волны трех типов: две продольных (первого и второго родов) и одна поперечная. Продольная волна второго рода — волна переупаковки твердых частиц, затухающая на небольшом расстоянии и распространяющаяся подобно диффузионному звуку. Практически в сцементированных коллекторах нефти и газа ею можно пренебречь. Волна первого рода — волна давления, распространяющаяся по скелету и флюиду — порозаполнителю. Механизм распространения этой волны зависит не только ог физических свойств твердой и жидкой фаз, но и от степени гидродинамического и термодинамического взаимодействия между ними. В волне первого рода при низких частотах движение флюида и скелета происходит синфазно (в фазе). С ростом частоты, за счет проявления различия вязко-инерционных свойств движение флюида начинает отставать по фазе от движения скелета, т. е. становится несинфазным. При этом появляются комплексные динамические параметры: динамическая плотность, которая становится меньше статистической, что вызывает рост скорости звука с частотой, и динамическая вязкость, которая растет с частотой. Помимо возникающей вязко-инерционной дисперсии появляются и другие виды дисперсии, например, термическая. Насыщенная пористая среда при распространении в ней звука находится в термодинамически 82 Выводы к второй главе 1. В коллекторах нефти и газа в общем случае могут одновременно распространяться волны трех типов: две продольные (первого и второго родов) и одна поперечная. Волна первого рода — волна давления, распространяющаяся по скелету и флюиду — порозаполнителю. Механизм распространения этой волны зависит не только от физических свойств твердой и жидкой фаз, но и от степени гидродинамического и термодинамического взаимодействия между ними. Насыщенная пористая среда при распространении в ней звука находится в термодинамически неравновесном состоянии при большом значении потенциала внутренней энергии. Поэтому значительная часть акустической энергии затрачивается на восстановление первоначального равновесного состояния. 3. Анализ теоретических кривых показывает, что оптимальный диапазон частот для воздействия на прискважинную часть пласта лежит в пределах 1—20 кГц. 4. Проведенные исследования показали, что тепловое и совместное тепловое и акустическое воздействия на запарафинированную и заглинизированную пористые среды приводят к восстановлению ее проницаемости на 40—50% от естественной. Таким образом, акустическое воздействия на призабойную зону пласта может служить средством восстановления их проницаемости, следовательно, и повышения продуктивности скважин. На основании проведенного анализа ставится следующая задача 1) разработка акустического генератора, предназначенного для воздействия на призабойную зону; 2) выбор оптимальной технологии и режимов проведения воздействия на призабойную зону пласта. |