В монографии излагается концепция современной теории фильтрационных течений с учетом возникновения колебательных режимов фильтрации. Рассматриваются вопросы возникновения автоколебаний при фильтрации газожидкостных смесей в пористом пространстве. Для случая изотермической фильтрации газоконденсата приводятся результаты физического и математического моделирования условий, при которых возможно возникновение автоколебании расхода флюида. Обсуждается возможность возникновения подобных режимов течения в отсутствие фазового равновесия (эффект «газового подшипника»). Исследование полной системы уравнений фильтрации, включающей уравнение энергии и эффект образования микрозародышей газа, может обнаружить эффект возникновения автоколебаний при фильтрации геотермальных вод. Для научных работников, специалистов по общей теории фильтрации газоконденсатных смесей, студентов ВУЗов энергетических и нефтегазодобывающих специальностей

Одним из возможных режимов фильтрации, который обнаруживается практиками при эксплуатации нефтегазоконденсатных месторождений, является пульсационный режим фильтрации. Неустойчивость работы газоконденсатных скважин отмечается иногда на промыслах, что может объясняться как сменой режимов течений в стволе скважины и граничными условиями на выходе из пласта, так и собственно эффектами объёмной неустойчивости. В некоторой области термодинамических параметров пласта возникают самоподдерживающиеся автоколебания расхода смеси и давления на пути фильтрации. Это явление наблюдается в ретроградной области фазовой диаграммы газоконденсатных смесей. В этой области происходит циклическая смена процессов накопления жидкой фазы (конденсации) затем перемещения жидкости под действием фильтрационного потока в область пространства, отвечающего прямому испарению, и, как следствие, уменьшению в этой области объема жидкой фазы. Математическая модель, описывающая фильтрацию смеси в изотермических условиях и появление автоколебаний расхода, построена в этих работах без учета неравновесности процесса фильтрации. В настоящей статье рассматривается задача изотермической фильтрации бинарной углеводородной смеси в пористой среде с учётом капиллярного давления и наличия ретроградных областей. Задача решена в равновесной и неравновесной постановке. Показано, что учёт неравновесности приводит к изменению поля давлений на пути фильтрации, амплитуды и формы возникающих автоколебаний расхода паровой и жидкой фаз. Эти особенности необходимо учитывать при интерпретации неустановившихся режимов реальных (неравновесных) течений пластовых флюидов в призабойной зоне пласта.

Проведены расчет фильтрационных параметров и анализ фазового поведения многокомпонентной углеводородной смеси на терригенной и карбонатной моделях пласта (МП). В качестве сравнительных данных для анализа выбраны результаты экспериментов, выполненных с целью оценки влияния пористой среды на изменение компонентного состава и фазового поведения газоконденсатной системы в области низких давлений. Эксперименты проводились на двух различных МП с имитацией процесса естественного истощения месторождения. Для создания МП, моделирующей пористую среду, использовался керновый материал карбонатного коллектора средней проницаемости и терригенного коллектора низкой проницаемости, позволяющий приблизиться к геолого-физическим условиям залегания реальных месторождений. Фильтрующаяся через выбранные МП углеводородная смесь составлялась из индивидуальных летучих и жидких углеводородных компонентов. Задача изотермической фильтрации 9-компонентной углеводородной смеси в пористой среде решена с учетом капиллярного давления и наличия ретроградных областей. Результаты расчетов показывают приемлемое для практического применения совпадение экспериментальных и теоретических результатов. Исходя из решения можно сделать вывод о том, что наличие пористой среды смещает давление начала конденсации смеси в область более высоких давлений, а давление максимальной конденсации – в область более низких давлений по сравнению с теми же параметрами в PVT-бомбе. При этом характер изменения фильтрационных параметров существенно зависит от МП. Возможность детального теоретического исследования фильтрационных течений многокомпонентных смесей на основе представленной математической модели позволяет формулировать прогнозные рекомендации по управлению фильтрационными характеристиками в призабойной зоне пласта.

Известно, что в критической точке и выше нее в пластовой системе наблюдаются аномалии как термодинамических, так и транспортных свойств флюидов. Статья содержит анализ и верификацию экспериментальных измерений фазового поведения многокомпонентных углеводородных смесей с малым содержанием высокомолекулярных компонентов, выполненных с использованием метода прецизионной адиабатической калориметрии, и теоретических расчетов на основе фундаментальных многоконстантных уравнений состояния (МФУС) в сверхкритической области. Исследовались характерные для таких месторождений, как Чаяндинское, Ковыктинское, Бованенковское модельные смеси с низким конденсатным фактором, а именно: 3-компонентная смесь метана, пропана и октана в мольных долях 0,9268:0,0632:0,01 соответственно и 7-компонентная смесь «метан–этан–пропан–изобутан–пентан–гептан–декан» соответственно в мольных долях 0,913:0,0543:0,0216:0,0058:0,0023:0,0019:0,0011. Фазовое состояние подобных смесей характеризуется значительной неопределенностью измерений и не может быть надежно изучено традиционными экспериментальными и теоретическими методами с использованием кубических уравнений состояния. Анализ фазовых диаграмм указанных модельных систем выполнен с помощью МФУС. Показано удовлетворительное согласие расчетных параметров с экспериментальными, полученными методом адиабатической калориметрии.