Температурные поля в скважине и пластах при фильтрации химически- и радиоактивных растворов в асимптотическом приближении
Построение теории взаимосвязанных полей плотностей и температур, инициированных радиоактивным распадом и химическими реакциями в скважине на основе асимптотических методов. Анализ вклада различных физических процессов в формирование температурного поля.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.02.2018 |
| Размер файла | 759,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Научные материалы, изложенные в диссертации, представляют собой единую теорию исследования полей температуры, давления и плотности при радиохимическом воздействии на пласт, а рассмотренная модификация асимптотического метода является достаточно общей и обеспечивает построение точного в среднем аналитического решения задач подземной термо- и гидродинамики.
Основные результаты и выводы работы заключаются в следующем:
Разработана модификация асимптотического метода, позволяющая получить приближенные аналитические решения задач скважинной теплофизики. Такие, что нулевое приближение совпадает с решением задачи, осредненной по ширине пласта или по сечению трубы (скважины). Использование нелокального граничного условия, заключающегося в том, что его средние значения на оси пласта равны нулю, обеспечивает построение точного в среднем асимптотического решения задачи о температурном поле в пористом пласте с различными источниками. Для получения точного в среднем асимптотического решения в задаче о температурном поле в скважине достаточно потребовать, чтобы среднее значение первого коэффициента обращалось в ноль на границе z = 0. Погранслойные решения расширяют область применения аналитических выражений, полученных асимптотическим методом, и существенно увеличивают точность расчетов.
На основании найденных выражений для положения конвективного, диффузионного и температурного фронтов установлено, что в условиях захоронения радиоактивных отходов температурный фронт всегда опережает диффузионный. В свою очередь, радиус зоны температурных возмущений меньше чем радиус зоны закачанной жидкости, что приводит к образованию области, очищенной от загрязнителя и температурных возмущений. Выявлено, что размеры этой области тем больше, чем больше коэффициент Генри. Такая зависимость при захоронении растворов радиоизотопов может служить ориентиром для выбора пластов, удовлетворяющих более высоким экологическим требованиям.
Построена математическая модель, описывающая взаимосвязанные поля температуры и концентрации раствора кислоты в жидкости, текущей по проницаемому карбонатосодержащему пласту, окруженному непроницаемой средой.
Произведен анализ физических процессов, происходящих при закачке кислоты в карбонатосодержащий пласт, осуществлена математическая постановка задачи о температурных процессах при кислотном воздействии с учетом теплоты химических реакций применительно к проницаемым пластам для случая, когда различием теплофизических свойств в зоне реакции и остальной области пористого пласта пренебрегается.
Найдены решения нелинейных задач химической кинетики, возникающих при кислотной обработке пористых пластов; в аналитическом виде для случаев реакции первого и второго порядков построены функции плотности источников для продуктов химических реакций, входящих в уравнение энергии; получены зависимости плотности кислоты от начальной пористости среды, плотности кислоты от времени и коэффициента скорости реакции, пористости от времени и плотности кислоты. Определены время подхода фронта кислоты к данной точке коллектора и время возникновения заднего фронта зоны реакции. Установлена немонотонная зависимость размеров зоны реакции от положения переднего фронта.
Сопоставление расчетных теоретических зависимостей с результатами экспериментальных исследований показывает их хорошее согласование. Анализ расчетов позволяет заключить, что нулевое приближение описывает величину температурных эффектов в пластах с точностью, достаточной в большинстве практических случаев, а детальное распределение температуры требует использование первого коэффициента разложения.
На основе разработанной теории и анализа экспериментальных кривых показано, что использование термометрии позволяет оценивать эффективность солянокислотной обработки призабойной зоны пласта. Полученные результаты открывают новые перспективы совершенствования технологии воздействия и контроля за процессом кислотной обработки на основе измерения температуры.
Впервые получены решения задач о температурном поле в стволе действующей скважины, учитывающие изменения теплообмена с глубиной как для случая выровненного, так и произвольного профиля скорости в зависимости от радиальной координаты в нулевом и первом асимптотических приближениях. Построенные решения служат основой для разработки новых методов каротажа, основанных на измерениях зависимости температуры от расстояния до оси скважины, и уточнения интерпретаций скважинных термограмм.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Михайлов, П.Н. Основная задача теории термокаротажа / А.И. Филиппов, О.В. Ахметова / Спектральная теория дифференциальных операторов и родственные проблемы: Труды международной научной конференции (24-28 июня 2003 г., г. Стерлитамак) / Отв. ред. К.Б. Сабитов. - Уфа: Гилем. - 2003. - Т.3. - С. 193 - 206.
2. Михайлов, П.Н. Задача о температурном поле при кислотном воздействии на нефтегазовые платы. / А.И. Филиппов, А.А. Потапов, К.А. Филиппов, Р.Н. Багаутдинов / Спектральная теория дифференциальных операторов и родственные проблемы: Труды международной научной конференции (24-28 июня 2003 г., г. Стерлитамак) / Отв. ред. К.Б. Сабитов. - Уфа: Гилем. - 2003. - Т.3. - С. 207-225.
3. Михайлов, П.Н. Разработка теории радиохимического эффекта / А.И. Филиппов, К.А. Филиппов, Р.Р. Ахтямов, Р.Р. Гатин / Спектральная теория дифференциальных операторов и родственные проблемы: Труды международной научной конференции (24-28 июня 2003 г., г. Стерлитамак) / Отв. ред. К.Б. Сабитов. - Уфа: Гилем. - 2003. - Т.3. - С. 226 - 232.
4. Mikhailov, P.N. Termodinamics of gas-oil seepage / S.A. Filippov, E.M. Devyatkin / Спектральная теория дифференциальных операторов и родственные проблемы: Труды международной научной конференции (24-28 июня 2003 г., г.Стерлитамак) / Отв. ред. К.Б. Сабитов. - Уфа: Гилем. - 2003. - Т.3. - С. 241- 255.
5. Михайлов, П.Н. Моделирование температурного поля в потоке жидкости в скважине и прилегающих пластах / А.И. Филиппов, О.В. Ахметова // Математические модели в образовании, науке и промышленности: Сб.науч. трудов. - С.-Пб.: Санкт-Петербургское отделение МАН ВШ. - 2003. - С. 149 - 152.
6. Михайлов, П.Н. Применение асимптотических методов при исследовании кислотного воздействия на нефтегазовые пласты / А.И. Филиппов, Р.Н. Багаутдинов, А.А. Потапов // Математические модели в образовании, науке и промышленности: Сб. науч. трудов. - С.-Пб.: Санкт-Петербургское отделение МАН ВШ. - 2003. - С. 242 - 245.
7. Михайлов, П.Н. Температурные поля, инициированные электромагнитным воздействием на слоисто-неоднородные трехслойные среды / А.И. Филиппов, В.М. Филиппов // Математические модели в образовании, науке и промышленности: Сб. науч. трудов. - С.-Пб.: Санкт-Петербургское отделение МАН ВШ. - 2003. - С. 246 - 249.
8. Михайлов, П.Н. Основная задача термокаротажа / А.И. Филиппов, О.В. Ахметова // Труды международной конференции «Спектральная теория дифференциальных операторов и родственные проблемы». - Уфа: Гилем. - 2003. - Т. 3. - С. 193 - 207.
9. Михайлов, П.Н. Поля температуры в скважине с учетом радиального профиля скорости / А.И. Филиппов, О.В. Ахметова, К.А. Филиппов // Физико-химическая гидродинамика: Межвузовский сборник. Часть 2. - Уфа: Баш. ГУ. - 2004. - С. 101 - 119.
10. Михайлов, П.Н. Температурное поле в действующей скважине / А.И. Филиппов, О.В. Ахметова // Сибирский журнал индустриальной математики. - 2004. - Т. VII. - №1(17). - С. 135 - 144.
11. Михайлов, П.Н. Математическое моделирование температурного поля в скважине с учетом радиального профиля скорости / А.И. Филиппов, О.В. Ахметова // Математические методы в технике и технологиях. - ММТТ-17: Сб. трудов XVII Междун. Научн. Конф.: В 10 т. Т. 1. Секция 1 / Под ред. В.С. Балакирева. - Кострома: Костромской ГТУ, 2004. - С. 84 - 94.
12. Михайлов, П.Н. Приближенное аналитическое решение задачи о температурном поле в скважине / А.И. Филиппов, О.В. Ахметова // Матем. вестник Волго-Вятского региона. В. 6. - Киров: Вят. ГГУ. - 2004. - С. 100 - 109.
13. Михайлов, П.Н. Применение асимптотических методов при исследовании температурного поля в действующей скважине / А.И. Филиппов, К.А. Филиппов // Тр. 5-го Минского Международного Форума по тепло- и массообмену, 24 - 28 мая 2004 г. - Минск: Институт тепло- и массобмена им. А.В Лыкова НАН Белоруси, 2004. - Т.1. - С. 284 - 286. Материалы доклада.
14. Михайлов, П.Н. Физические процессы в действующей скважине / А.И. Филиппов, К.А. Филиппов // Инженерная физика. - 2004. - №2. - С. 41 - 46.
15. Михайлов, П.Н. Распределение пористости и плотности кислоты в процессе закачки кислоты в карбонатосодержащий пласт / А.А. Потапов, Э.М. Габитова // Современные проблемы физики и математики. Труды Всероссийской научной конференции (16 - 18 сентября 2004 г., г. Стерлитамак) / Отв. ред. К.Б. Сабитов. - Уфа: Гилем. - 2004. - С. 133 - 137.
16. Михайлов, П.Н. Использование температурных меток для контроля технического состояния трубопроводов. / А.И. Филиппов, О.В. Ахметова // Современные проблемы физики и математики. Труды Всероссийской научной конференции (16 - 18 сентября 2004 г., г. Стерлитамак) / Отв. ред. К.Б. Сабитов. - Уфа: Гилем. - 2004. - С. 82 - 88.
17. Михайлов, П.Н. Поле концентрации при закачке водных растворов радиоактивных примесей в глубокозалегающие пласты / А.И. Филиппов, И.Н. Михайличенко // Современные проблемы физики и математики. Труды Всероссийской научной конференции (16 - 18 сентября 2004 г., г. Стерлитамак) / Отв. ред. К.Б. Сабитов. - Уфа: Гилем. - 2004. - С. 89 - 97.
18. Михайлов, П.Н. Расчеты температурных полей в процессе закачки кислоты в нефтегазовый пласт / А.А. Потапов, Н.В. Пестова // Современные проблемы физики и математики. Труды Всероссийской научной конференции (16 - 18 сентября 2004 г., г. Стерлитамак) / Отв. ред. К.Б. Сабитов. - Уфа: Гилем. - 2004. - С. 98 - 109.
19. Михайлов, П.Н. Поле концентрации при закачке водных растворов радиоактивных примесей в глубокозалегающие пласты / А.И. Филиппов, И.Н. Михайличенко // Обозрение прикладной и промышленной математики.- 2004. - Т. 11. - В. 3. - С. 595 - 596.
20. Михайлов, П.Н. Температурные поля при кислотном воздействии на нефтегазовые пласты. / А.И. Филиппов, К.А. Филиппов, А.А. Потапов, Р.Н. Багаутдинов // Инженерно-физический журнал. - 2005. - Т. 78. - №2. - C. 51 - 64.
21. Михайлов, П.Н. Температурное поле в скважине с учетом радиального профиля скорости в асимптотическом приближении. / А.И. Филиппов // Инженерно-физический журнал. - 2005. - Т. 78. - № 4. - C. 87 - 96.
22. Mikhailov, P., Temperature Field in Oil-Gas Beds Exposed to the Action of an Acid / A. Filippov, K. Filippov, R. Bagautdinov, A. Potapov // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2005. - V. 78. - № 2. - P. 256 - 271.
23. Mikhailov, P. Asymptotic soliton of the temperature field in a well with accout for the radial-velocity distribution / A. Filippov // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2005. - V. 78. - № 4. - P. 87 - 90.
24. Михайлов, П.Н. Температурные поля при кислотной обработке нефтяных пластов в асимптотическом приближении. /А.И. Филиппов, Н.В. Пестова // Математические методы в теории и технологиях.- ММТТ-18. Сборник трудов XVIII Международ. научн. конф. В 10. Т. 1. Секция 1. / Под общ. ред. В.С. Балакирева. - Казань: КГТУ. - 2005. - C. 151 - 156.
25. Михайлов, П.Н. Температурное поле, инициированное потоком жидкости в действующей скважине / А.И.Филиппов, О.В.Ахметова // Математические методы в теории и технологиях.- ММТТ-18. Сборник трудов XVIII Международ. научн. конф. В 10. Т. 1. Секция 1. / Под общ. ред. В.С. Балакирева. - Казань: КГТУ. - 2005. - С. 160 - 165.
26. Михайлов, П.Н. Расчет полей концентрации при подземном захоронении растворенных радиоактивных веществ. / А.И. Филиппов, А.Г. Крупинов // Экологические системы и приборы. - 2006. - № 5. - С. 27 - 33.
27. Михайлов П.Н., Асимптотические методы в скважинной теплофизике / А.И. Филиппов // Тихонов и современная математика: Асимптотические методы: Международная конференция, Москва, МГУ им. М.В. Ломоносова, 19-25 июня 2006г.: Тезисы докладов секции № 5. - С. 34 - 35.
28. Михайлов, П.Н. Основная задача термокаротажа. / А.И. Филиппов / Тихонов и современная математика: Математическая геофизика: Международная конференция, Москва, МГУ им. М.В. Ломоносова, 19-25 июня 2006г.: Тезисы докладов секции № 6. - С. 25 - 26.
29. Михайлов П.Н., Задача термокаротажа при кислотной обработке нефтяных пластов / А.И. Филиппов, А.Г. Крупинов / Тихонов и современная математика: Математическая геофизика: Международная конференция, Москва, МГУ им. М.В. Ломоносова, 19-25 июня 2006г.: Тезисы докладов секции № 6. - С. 34 - 35.
30. Михайлов, П.Н. Основная задача термокаротажа / А.И. Филиппов, О.В. Ахметова // Теплофизика высоких температур. - 2006. - №5. - Т. 44. - С. 747 - 755.
31. Михайлов, П.Н. Определение зоны заражения при подземном захоронении растворенных радиоактивных веществ / А.И. Филиппов, И.Н. Михайличенко // Вестник Херсонского национального технического университета. Вып. 2 (25). - Херсон: ХГНТУ. - 2006. - С. 508 - 511.
32. Михайлов, П.Н. Математическое моделирование химико-гидродинамических задач при кислотной обработке пластов / А.И. Филиппов, А.Г. Крупинов // Вестник Херсонского национального технического университета. Вып. 2 (25). - Херсон: ХГНТУ. - 2006. - С. 503 - 507.
33. Михайлов, П.Н. Фильтрационно-волновой нагрев нефтяного пласта / А.И. Филиппов, А.С. Хисматуллин // Инженерная физика. - 2006. - №5. - С. 13 - 21.
34. Михайлов, П.Н. Температурное поле в скважине с учетом профиля течения флюида. / А.И. Филиппов, О.В. Ахметова // Обозрение прикладной и промышленной математики.- 2007. - Т. 14. - В. 4. - С. 731 - 732.
35. Михайлов, П.Н. Расчет взаимосвязанных полей концентрации и температуры растворов радиоактивных веществ при закачке в пористый пласт. / А.И. Филиппов, Д.А. Гюнтер // Обозрение прикладной и промышленной математики.- 2007. - Т. 14. - В. 4. - С. 754 - 755.
36. Михайлов, П.Н. Моделирование взаимосвязанных процессов тепло- и массопереноса при подземном захоронении радиоактивных отходов / А.И. Филиппов, Д.А. Гюнтер, Д.А. Иванов // Вопросы атомной науки и техники. - 2008. - № 2. - С. 83 - 91.
37. Михайлов, П.Н. Асимптотическое решение задачи о подземном захоронении радиоактивных отходов / А.И. Филиппов, Д.А. Гюнтер, Д.В. Иванов // Сибирский журнал индустриальной математики. - 2008. - Т. XI. - № 2(34). - С. 124 - 138.
38. Михайлов, П.Н. Температурные поля фильтрационных потоков растворов радиоактивных веществ / А.И. Филиппов, И.Н. Михайличенко, Д.А. Гюнтер, В.Д. Иванов // VI Минский международный форум по тепло- и массопереносу. (19 - 23 мая 2008 г.). Тезисы докладов и сообщений. Т. 2. - С. 230 - 232. Материалы докладов.
39. Михайлов, П.Н. «В среднем точное» асимптотическое решение задачи массопереноса при подземном захоронении жидких радиоактивных отходов / А.И. Филиппов, Д.В. Иванов / Дифференциальные уравнения и смежные проблемы: Труды международной конференции (24 - 28 июня 2008 г., г. Стерлитамак) - Уфа: Гилем. - 2008. - Т. III. - С. 238 - 258.
40. Михайлов, П.Н., Построение «в среднем точного» асимптотического решения задачи о радиальном распределении температурного поля в скважине / А.И. Филиппов, О.В. Ахметова, М.А. Горюнова // Теплофизика высоких температур. - 2008. - №3. - Т. 46. - С. 449-456.
41. Михайлов, П.Н. Поля концентрации радиоактивных веществ / А.И. Филиппов, Д.А. Гюнтер, Д.А. Иванов // Инженерно-физический журнал. - 2008. - Т. 81. - № 5 - С. 912 - 923.
42. Михайлов, П.Н., Температурные поля при кислотной обработке нефтяных пластов / А.И. Филиппов, Н.В. Пестова, А.Г. Крупинов // Теоретические основы химической технологии. - 2008. - Т. 42. - № 5. - С. 570 - 578.
43. Михайлов, П.Н. Решение линеаризованной задачи о поле концентрации кислоты при химической реакции в пористых средах / А.И. Филиппов, Н.В. Пестова // Вестник Херсонского национального технического университета. В. 2(31). - Херсон: ХНТУ. - 2008. - С. 485 - 489.
44. Михайлов, П.Н. Уточненное аналитическое решение основной задачи термокаротажа / А.И. Филиппов, М.А. Горюнова // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2008. - Т. 15. - В 5. - С. 906 - 907.
45. Михайлов, П.Н. Температурное поле в изолированном пласте при фильтрации реального газа. / Л.Ф. Халимов // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2008. - Т. 15. - В 5. - С. 907 - 908.
46. Михайлов, П.Н. О построении асимптотического решения в задачах сопряжения / А.И. Филиппов, Д.А. Гюнтер, Д.В. Иванов // Журнал вычислительной математики и математической физики. - 2008. - Т. 48. - № 11. - С. 2046 - 2057.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Теория температурных полей: пространственно-временные распределения температуры и концентрации растворов. Модель физико-химического процесса взаимодействия соляной кислоты и карбонатной составляющей скелета. Методы расчётов полей температуры и плотности.
автореферат [1,3 M], добавлен 06.07.2008Некоторые аспекты развития методов расчётов температурных и концентрационных полей в пластах. Физические процессы при фильтрации жидкости в глубоко залегающих пластах. Уравнение конвективной диффузии с учетом радиоактивного распада и обмена жидкости.
диссертация [3,6 M], добавлен 06.07.2008Расчет температурного поля предельного состояния при движении подвижного точечного источника тепла в полубесконечном теле. Сравнение температур в период теплонасыщения и предельного поля. Термический цикл точки, распределение максимальных температур.
курсовая работа [304,9 K], добавлен 18.01.2015Основные виды физических полей в конструкциях РЭС. Моделирование теплового поля интегральной схемы в САПР ANSYS. Моделирование поля электромагнитного поля интегральной схемы, изгибных колебаний печатного узла. Высокая точность и скорость моделирования.
методичка [4,2 M], добавлен 20.10.2013Магнитные поля и химический состав звёзд (гелиевых, Si- и Am–звёзд, SrCrEu-звёзд). Магнитные поля звёзд-гигантов, "белых карликов" и нейтронных звёзд. Положения теории реликтового происхождения поля и теории динамо-механизма генерации магнитного поля.
курсовая работа [465,3 K], добавлен 05.04.2016Понятие гравитационного поля как особого вида материи и его основные свойства. Сущность теории вихревых полей. Определение радиуса действия гравитационного поля. Расчет размеров гравитационных полей планет, их сравнение с расстоянием между ними.
реферат [97,9 K], добавлен 12.03.2014Анализ квантовой теории полей. Способ получения уравнения Клейна-Гордона-Фока для электромагнитного поля и его классическое решение, учитывающее соответствующие особенности. Процедура квантования (переход к частичной интерпретации электромагнитного поля).
доклад [318,7 K], добавлен 06.12.2012Теоретическое исследование электростатического поля как поля, созданного неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами. Экспериментальные расчеты характеристик полей, построение их изображений и описание опытной установки.
лабораторная работа [97,4 K], добавлен 18.09.2011Общая характеристика классического уравнения Лиувилля. Анализ особенностей вывода линеаризованного уравнения Власова. Рассмотрение полной системы линеаризованных уравнений в приближении самосогласованного поля для классического электронного газа.
курсовая работа [504,3 K], добавлен 05.04.2016Поля и излучения низкой частоты. Влияние электромагнитного поля и излучения на живые организмы. Защита от электромагнитных полей и излучений. Поля и излучения высокой частоты. Опасность сотовых телефонов. Исследование излучения видеотерминалов.
реферат [11,9 K], добавлен 28.12.2005Законы распределения плотности тепловыделения. Расчет температурного поля и количества импульсов, излучаемых дуговым плазматроном, необходимого для достижения температуры плавления на поверхности неограниченного тела с учетом охлаждения материала.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.03.2015Описание свойств электромагнитных полей математическими средствами. Дефект традиционной классической электродинамики. Базовые физические представления современной теории электромагнитного поля, концепция корпускулярно-полевого дуализма микрочастицы.
статья [225,0 K], добавлен 29.11.2011Нетепловые процессы ЭМ полей. Основы электродинамики нетепловых процессов в материальных средах. О физическом смысле поля электромагнитного векторного потенциала. Электродинамические аспекты теории нетеплового действия электрического тока в металлах.
реферат [139,7 K], добавлен 20.01.2008Рассмотрение идей Максвелла о возможности локализации энергии в пространстве, лишенном "обычной материи". Изучение теории первичного поля как источника специальной теории относительности. Представление элементарных частиц в виде автоволновых процессов.
книга [793,6 K], добавлен 13.01.2015Силовые линии напряженности электрического поля для однородного электрического поля и точечных зарядов. Поток вектора напряженности. Закон Гаусса в интегральной форме, его применение для полей, созданных телами, обладающими геометрической симметрией.
презентация [342,6 K], добавлен 19.03.2013Геомагнитное поле земли. Причины возникновения магнитных аномалий. Направление вектора напряженности земли. Техногенные и антропогенные поля. Распределение магнитного поля вблизи воздушных ЛЭП. Влияние магнитных полей на растительный и животный мир.
курсовая работа [326,4 K], добавлен 19.09.2012Электромагнитное поле. Система дифференциальных уравнений Максвелла. Распределение потенциала электрического поля. Распределения потенциала и составляющих напряженности электрического поля и построение графиков для каждого расстояния. Закон Кулона.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.05.2016Характеристики магнитного поля и явлений, происходящих в нем. Взаимодействие токов, поле прямого тока и круговой ток. Суперпозиция магнитных полей. Циркуляция вектора напряжённости магнитного поля. Действие магнитных полей на движущиеся токи и заряды.
курсовая работа [840,5 K], добавлен 12.02.2014Концептуальное развитие основных физических воззрений на структуру и свойства электромагнитного поля в классической электродинамике. Системы полевых уравнений. Волновой пакет плоской линейно поляризованной электрической волны. Электромагнитные поля.
статья [148,1 K], добавлен 24.11.2008Анализ физико-математических принципов аксиоматического построения первичных уравнений электромагнитного поля, физическое содержание которых представляет собой концептуально новый уровень развития полевой теории классического электромагнетизма.
статья [164,4 K], добавлен 22.11.2009
