Математическая модель движения полимерных систем с наноагрегатами в поровом пространстве нефтяного коллектора
Автор: Кадет В.В., Васильев И.В.
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 3 т.18, 2025 года.
Бесплатный доступ
Сформулирована и численно реализована перколяционно-гидродинамическая модель процесса вытеснения нефти полимерными растворами с наноагрегатами различной структуры. Модель позволяет учитывать особенности структуры порового пространства и характер взаимодействия наноагрегатов с его поверхностью в процессе фильтрации полимерного раствора. Показана возможность достижения более высокого, по сравнению с классическим полимерным воздействием, коэффициента извлечения нефти в случае применения полимеров со сверхразветвлёнными наноматериалами. Реализован цикл лабораторных исследований с целью верификации расчётов по модели и сопоставления их результатов с экспериментом. Процесс вытеснения нефти изучался на составной модели элемента пласта, смонтированной из 10 стандартных образцов горной породы цилиндрической формы -- кернов, отобранных из одного нефтеносного коллектора. Теоретические оценки качественно согласуются с результатами лабораторных экспериментов также на составной модели пласта, а их количественное различие связано с использованием в математической модели реологического закона для ньютоновских жидкостей. При этом в экспериментах выявлено, что для применяемых полимеров характерен псевдопластический режим течения, в связи с чем эффективная вязкость полимерного раствора оказывается выше принимаемой в расчётах. Проведённые теоретические и экспериментальные исследования позволили заключить, что в присутствии полимерных систем со сверхразветвлёнными наноагрегатами наблюдается значительное повышение фактора остаточного сопротивления вследствие образования устойчивой полимерной структуры, значительно снижающей проницаемость пористой среды в обводнённых каналах. Представленная в работе перколяционно-гидродинамическая модель даёт возможность более адекватно описывать физико-химические процессы, происходящие при полимерном заводнении нефтенасыщенных коллекторов.
Перколяционно-гидродинамическая модель двухфазной фильтрации, относительные фазовые проницаемости (ОФП), вытеснение нефти полимерными растворами, сверхразветвлённые наноагрегаты, классические полимерные растворы, коэффициент извлечения нефти
Короткий адрес: https://sciup.org/143185178
IDR: 143185178 | УДК: 532.546; 519.213 | DOI: 10.7242/1999-6691/2025.18.3.18
A mathematical model of motion of polymer systems with nanoaggregates in the pore space of an oil reservoir
A percolation-hydrodynamic model of the process of oil displacement by polymer solutions with nanoaggregates of various structures has been formulated and numerically implemented. The model allows taking into account the features of the pore space structure and the nature of the interaction of nanoaggregates with its surface during the filtration of the polymer solution. The possibility of achieving a higher oil recovery factor in the case of using polymers with hyperbranched nanomaterials compared to the classical polymer effect is shown. A cycle of laboratory studies was implemented to verify the results of theoretical calculations obtained using the model and compare them with the experimental data. The oil displacement process was modeled in terms of the composite model of a reservoir element assembled from 10 standard core samples taken from one oil-bearing reservoir. Theoretical estimates are in qualitative agreement with the results of the laboratory experiments also conducted with a composite reservoir model, and their quantitative difference is due to the use of the rheological law for Newtonian fluids in the mathematical model. The experimental results showed that the studied polymers are characterized by a pseudoplastic flow regime, therefore the effective viscosity of the polymer solution is higher than that assumed in the calculations. Based on the theoretical and experimental studies, it can be concluded that the application of polymer systems containing hyperbranched nanoaggregates leads to a significant increase in the residual resistance factor, where the formation of a stable polymer structure significantly decreases a porous medium’s permeability in flooded channels. The percolation-hydrodynamic model presented in this paper allows for a more adequate consideration of the physicochemical processes that occur during polymer flooding of oil-saturated reservoirs.
