ИСТИНА

Закачка газа в геологические пласты происходит в технологических процессах, связанных с созданием подземных хранилищ углеводородного газа, разработкой месторождений нефти и газа и при подземном захоронении углекислого газа в водонасыщенных пластах. Нагнетаемый через вертикальную скважину газ, как более лёгкая фаза, поднимается вверх, скапливаясь и растекаясь вдоль кровли пласта. При этом формируется сложное распределение насыщенности газа с косыми разрывами – фронтами вытеснения. К настоящему моменту времени детально исследовано течение газа на удалении от скважины, а волновые процессы в призабойной зоне скважины остаются мало изученными. В случае общего положения осесимметричное течение газа и пластовой жидкости, например воды, в окрестности вертикальной скважины зависит от времени и двух пространственных переменных – расстояния от скважины и глубины. В работе найдены нелинейные асимптотические решения задачи о закачке газа, зависящие только от двух автомодельных переменных, являющихся комбинациями отмеченных размерных переменных. Асимптотика строится в предположении значительной мощности пласта, если процессы у его подошвы не влияют на течение газа вдоль кровли. В предположении несмешивающегося изотермического вытеснения определены параметры подобия. Показано, что тип двухмерной волновой картины в окрестности скважины зависит только от двух безразмерных чисел и функций относительной фазовой проницаемости. Первое из безразмерных чисел есть отношение вязкостей пластового флюида и газа, а второе – сложное безразмерное отношение абсолютных проницаемостей породы в вертикальном и горизонтальном направлениях и других параметров задачи. Рассмотрен более сложный случай неизотермической фильтрации с учётом фазовых переходов, т.е. с учётом растворением газа в пластовой воде и испарения воды в газовую фазу. Методом прямого численного моделирования закачки газа построены двухмерные автомодельные волновые конфигурации, содержащие волны Римана различного типа и несколько фронтов фазового перехода. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 15-31-20585).