Моделирование влияния акустического воздействия на подвижность флюида в пористой среде для интенсификации добычи нефти

Abstract

В условиях роста доли трудноизвлекаемых запасов нефти акустическое воздействие предлагается как экологичная альтернатива традиционным методам повышения нефтеотдачи. В работе разработана математическая модель, связывающая параметры акустического поля (частота, амплитуда) с подвижностью флюида в пористой среде. На основе энергетического подхода выведено уравнение для приращения подвижности, учитывающее поглощение звуковой энергии, амплитуду колебаний и градиент давления. Экспериментальная верификация на образцах с проницаемостью 0,1–7 мД подтвердила зависимость эффективности от начальной проницаемости через коэффициент η, имеющий логнормальное распределение. Установлено, что максимальный прирост дебита достигается в низкопроницаемых коллекторах (до 30 мД) при амплитудах ~1 атм и частотах килогерцового диапазона. На примере Ромашкинского месторождения модель прогнозирует кратное увеличение дебита нефти. Полученные результаты формируют научную основу для оптимизации акустических методов воздействия на нефтяные пласты.

In light of the escalating proportion of oil reserves deemed to be uneconomical to recover, the utilisation of acoustic impact as a substitute for conventional techniques in enhancing oil recovery is being advocated as a more environmentally sustainable approach. The paper presents a mathematical model that establishes a correlation between acoustic field parameters (frequency, amplitude) and fluid mobility in a porous medium. The derivation of an equation for mobility increment is based on an energy approach. This equation takes into account sound energy absorption, oscillation amplitude, and pressure gradient. Through experimental verification on samples with permeability ranging from 0.1 to 7 mD, the dependence of efficiency on initial permeability was confirmed. This dependence was found to be characterised by a coefficient of efficiency, termed “η”, which exhibited a lognormal distribution. It has been established that the maximum increase in flow rate is achieved in low-permeability reservoirs (up to 30 mD) at amplitudes of approximately 1 atm and frequencies in the kilohertz range. Utilising the Romashkinskoye field as a case study, the model forecasts a substantial augmentation in oil flow rate. The results obtained from this study provide a scientific foundation for the optimisation of acoustic methods employed in the influence of oil reservoirs.