Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Предложен новый подход к моделированию двухфазного течения в пористых средах
Ученые из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН промоделировали двухфазное течение в пористых средах с использованием неоднородной сетевой модели. Их исследование поможет более эффективно добывать углеводороды и исследовать подземные пласты.
Работа опубликована в журнале «Компьютерные исследования и моделирование». Моделирование двухфазного течения в пористых средах — задача критически важная для нефтедобычи, гидрологии и многих других областей.
Движение двух (или более) жидкостей в пористой среде (например, нефти и воды в пласте) описывается законом Дарси, который является основой большинства моделей фильтрации. Однако закон Дарси справедлив только для равновесных систем, когда перераспределение жидкостей в порах и капиллярах происходит достаточно медленно. В реальности же, особенно в геологических средах со сложной структурой, быстрые изменения насыщенности и значительное время релаксации приводят к неравновесным процессам, которые закон Дарси не описывает.
Существующие модели неравновесной фильтрации, учитывающие зависимость проницаемости от скорости изменения насыщенности, довольно сложны и требуют значительных вычислительных ресурсов. Кроме того, параметры этих моделей трудно определить экспериментально.
Российские ученые разработали новый подход, позволяющий значительно повысить точность и эффективность такого моделирования. Авторы предлагают новую модель, основанную на сетевом представлении пористой среды. Эта модель представляет собой двумерную сеть, где узлы соответствуют порам, а ребра — капиллярам различного радиуса.
Такой подход позволяет учитывать неоднородности, капиллярные силы и использует новый алгоритм, определяющий распределение жидкостей в узлах сети. Этот алгоритм учитывает минимизацию поверхностной энергии, что приводит к более реалистичному распределению фаз в пористой среде.
В модели исследователей каждый капилляр может иметь свой радиус, что позволяет моделировать неоднородность пористой среды на микроуровне. Это значительно повышает реалистичность модели по сравнению с традиционными подходами, которые часто используют усредненные характеристики. В модели учитываются капиллярные силы, обусловленные поверхностным натяжением на границе раздела фаз. Это особенно важно в условиях низкой проницаемости.
Исследование проводилось путем численного моделирования двух тестовых задач. В первой задаче моделировалась пропитка области с низкой проницаемостью (внутренняя), окруженной областью с высокой проницаемостью. Это позволило исследовать зависимость насыщенности от времени и капиллярного давления.
Во второй задаче моделировалось вытеснение несмачивающей жидкости смачивающей при различных значениях коэффициента поверхностного натяжения. Это позволило проанализировать влияние капиллярных сил на распределение жидкостей в неоднородной среде.
В расчетах использовались безразмерные параметры, что позволяет полученные результаты обобщать на широкий диапазон условий.
Результаты моделирования показали качественное соответствие экспериментальным данным. А именно зависимость капиллярного давления от насыщенности, полученная в модели, согласуется с экспериментальными наблюдениями. В задаче вытеснения было показано, что при низких значениях коэффициента поверхностного натяжения смачивающая жидкость предпочитает проникать через более толстые капилляры, а при высоких — через более тонкие. Кроме того, модель точно воспроизводит неравновесные эффекты при двухфазном течении.
«Разработанная модель представляет собой мощный инструмент для проверки упрощенных моделей неравновесной фильтрации, исследования влияния различных геологических факторов на двухфазное течение и оптимизации технологических процессов в нефтедобыче и других областях. Работа открывает путь к созданию более точных и универсальных моделей неравновесной фильтрации с учетом сложной геометрии пористых сред в трехмерном пространстве», — рассказали Андрей Конюхов, сотрудник кафедры прикладной механики МФТИ, и Олег Извеков, старший научный сотрудник кафедры прикладной механики МФТИ.
«Вся модель была разработана на C++ 17, что позволяет нам достичь очень высокой скорости и точности вычислений. Искренняя благодарность МФТИ за поддержку нас троих», — рассказал Кафи Шаббир, программист модели, студент 6-го курса кафедры прикладной механики МФТИ.
Данная модель может найти широкое применение в нефтегазовой промышленности для прогнозирования нефтеотдачи пластов и проектирования добычи углеводородов; в гидрологии — для моделирования подземных вод и прогнозирования загрязнения водоносных горизонтов; в геохимии — для моделирования миграции флюидов в геологических средах.
Работа выполнялась при поддержке РНФ.
Telegram 
Дзен 
VK В нервной системе пациентов с этим заболеванием обнаружили значительные скопления иммунных клеток, нацеленных на вирус. Это может свидетельствовать о том, что вирус Эпштейна — Барр способен активно провоцировать иммунную систему.
Канализационный коллектор — скрытый источник загрязнения воздуха в городе. Через его вентиляционные шахты накопленный сероводород и другие агрессивные газы вместе с патогенной микрофлорой выталкиваются на поверхность при сверхплановом заполнении. Эта ядовитая смесь вредит здоровью людей и разъедает бетонные конструкции канализаций. Существующие сегодня защитные механизмы и дорогостоящие вентиляционные системы очистки имеют ограничения: конечные фильтры при достижении пиковой концентрации опасных испарений уходят в аварийный режим. Ученые ПНИПУ и компании «Вентмонтаж» разработали новое решение на основе гидрофильтра. Внедрение системы избавит воздух на 96,8% от механических примесей и на 65% снизит выброс агрессивных газов, а с помощью озонатора обеспечит полное обеззараживание.
Анализ грунта, доставленного с астероида Бенну миссией NASA OSIRIS-REx, показал, что аминокислоты в космосе могут образовываться не только в горячих недрах небесных тел, но и в глубоком холоде. Сравнив образцы Бенну с метеоритом Мурчисон, ученые выяснили, что простейшая аминокислота — глицин — имеет разную химическую историю. Если в метеорите она синтезировалась в теплой жидкой воде, то на Бенну возникла в первичных льдах еще до формирования Солнечной системы.
В 1980-х годах большую популярность приобрела борьба с озоновыми дырами. Из-за нее хладагенты из хлорфторгулеродов заменили на аналоги из гидрофторуглеродов. Теперь ученые выяснили, что эта замена — как и следующие за ней, уже в рамках борьбы с глобальным потеплением — ведет к накоплению в атмосфере довольно опасных «вечных химикатов».
Паническое расстройство характеризуется физическим напряжением, усиленным сердцебиением и одышкой. Ученые из Бразилии нашли способ бороться с этим недугом, создавая схожее физическое напряжение, но в спокойной и контролируемой обстановке — во время физупражнений.
Латентный железодефицит и железодефицитная анемия остаются одними из самых распространенных патологических состояний. Пациенты нередко задаются вопросом: возможно ли скорректировать дефицит железа, лишь обогатив рацион железосодержащими продуктами, вроде красного мяса, свеклы, гранатов? Несмотря на логичность этого подхода, современные клинические рекомендации единодушно указывают на его несостоятельность в качестве основного лечения.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно