Теория упругости (упругий режим пласта и его характерные особенности)

Динамические эффекты в различных средах в связи со своей теоретической и практической значимостью для различных областей деятельности человека стали на сегодняшний день одним из основных объектов изучения. Их исследование способствует решению многочисленных задач сейсмологии, физики Земли, машиностроения и техники в целом.

В данной работе описаны постановки смешанных задач теории упругости.

В практике разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений в пластах часто возникают неустановившиеся процессы, связанные с пуском или остановкой скважины, с изменением темпов отбора флюида из скважины. Характер этих процессов проявляется в перераспределении пластового давления, в изменениях во времени скоростей фильтрационных потоков, дебитов скважин и т. д. Особенности этих процессов зависят от упругих свойств пластов и насыщающих их жидкостей, т. е. основным видом пластовой энергии в этих процессах является энергия упругой деформации жидкостей (нефти и воды) и материала пласта (горной породы). При этом предполагается, что фильтрационный поток однофазный, т. е. давление в любой точке потока выше давления насыщения.

При снижении пластового давления объем сжатой жидкости увеличивается, а объем порового пространства сокращается за счет расширения материала пласта. Все это способствует вытеснению жидкости из пласта в скважину. Хотя коэффициенты объемной упругой деформации жидкости и горной породы малы, но зато очень велики бывают объемы пласта и насыщающих их жидкостей, поэтому объемы жидкости, извлекаемой из пласта за счет упругости пласта и жидкости, могут быть весьма значительными.

Характерная особенность проявления упругого режима в процессе разработки нефтяных месторождений — длительность процесса перераспределения пластового давления после начала работы скважины или изменения темпа отбора жидкости из скважины. Это связано с тем, что при фильтрации вязкой жидкости в пласте возникают очень большие силы сопротивления. Неустановившиеся процессы протекают тем быстрее, чем больше коэффициент проницаемости пласта К, и тем медленнее, чем больше коэффициент вязкости жидкости и коэффициенты объемной упругости жидкости _Ж и пласта (среды) _С.

Теория упругого режима была начата работами Стрижова И. Н., М. Маскета, Р. Шилсюиза, У. Херста. Однако наиболее строго основы теории упругого режима были разработаны в нашей стране В. Н Щелкачевым. Им были впервые учтены влияние объемной упругости пористой среды и впервые решены фундаментальные задачи теории упругого режима для практических целей разработки нефтяных месторождений.