Отчет по проекту РНФ № 20-71-00147 "Моделирование конвективных процессов в нефтяных пластах"

Проведено численное моделирование конвективных явлений в смесях жидких углеводородов в пористых пластах под действием геотермального градиента, с учетом эффекта термодиффузии. Компоненты моделируемых смесей являются представителями основных групп химических соединений, присутствующих в нефтегазовых месторождениях. Моделирование осуществляется для системы слоев, каждый из которых обладает своими значениями пористости и проницаемости. Параметры пористой среды соответствовали таким горным породам, как мелкозернистый песок, песчаник, сланцы либо крупнозернистым пескам и сильнотрещиноватым породам. Рассмотрены два варианта слоистой структуры пористой среды. В одном случае слои расположены горизонтально, в другом – имеют форму синклинальной геологической складки, которая представляет собой выпуклый изгиб последовательно напластованных слоев. Для смеси тяжелых соединений проведен учет неньютоновских свойств жидкости. Моделирование осуществлялось в рамках нестационарных нелинейных уравнений Дарси-Буссинеска с учетом эффекта термодиффузии. Для решения части задач проекта был реализован алгоритм в виде программы на языке FORTRAN-90, использующий явную конечно-разностную схему с постоянным временным шагом. Другая часть задач была выполнена в программном пакете ANSYS Fluent, в котором реализуется метод конечных объемов. Для всех рассмотренных задач получены данные о порогах возникновения конвекции, локальных и интегральных характеристиках нелинейного движения и структурах течения. Прослежено формирование структуры течения на ранних этапах развития конвекции. Исследована реализация нелинейных режимов в зависимости от отношения проницаемостей слоев полости при условии равной пористости. Построены карты нелинейных режимов. Полученные численные данные дают возможность понять конвективные механизмы, возникающие в условиях нефтяных залежей. Наработанный опыт позволяет проводить моделирования для реальных систем и давать предсказания по распределению компонентов (соединений), входящих в состав нефти, внутри коллектора.