2008 год

Математическое моделирование восходящего течения нефтегазовой смеси в вертикальной скважине.

Проведено математическое моделирование восходящего течения нефтегазовой смеси в вертикальной скважине, оснащенной установкой электроцентробежных насосов (УЭЦН). Математическая модель восходящего двухфазного потока состоит из трех блоков: гидродинамика и теплофизика газожидкостного потока в подъемной колонне скважины с УЭЦН; рост парафиновых отложений на внутренних стенках подъемной колонны скважины; тепловое взаимодействие скважинных потоков с окружающей горной породой.

Основным осложнением при работе добывающих скважин является отложение нефтяных парафинов на стенке подъемной колонны. Как показывает практика, единственным универсальным средством предупреждения парафинообразования является сохранение в подъемной колонне скважины оптимального температурного режима (температура стенки подъемной колонны должна быть выше температуры начала кристаллизации парафина). Проведенный численный анализ показал, что за счет использования УЭЦН и варьирования расходной характеристики насоса, глубины его расположения можно добиться выполнения вышеназванного условия по всей высоте скважины и тем самым предотвратить образование парафиновых отложений.

 

МОНОГРАФИИ и Учебные пособия

1. Губайдуллин А.А. Волны в газожидкостных системах. – Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2008. – 197 с.

2. Губайдуллин А.А. Механика сплошной среды: Лекции и задачи. – Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2008. – 174 с.

 

Статьи в иностранных журналах

1. Nigmatulin R.I., Taleyarkhan R.P., Lapinskas J., Xu Y., Cho J.S., Block R.C. and Lahey Jr. R.T. Modeling, Analysis and Prediction of Neutron Emission Spectra from Acoustic Cavitation Bubble Fusion Experiments // Nuclear Engineering and Design. – 2008. – V.238, No.10. – P. 2779-2791.

 

Статьи в рецензируемых отечественных журналах

1. Амелькин С.В., Губайдуллин А.А., Шнайдер А.В. Особенности образования и течения пены в пористой среде // Известия вузов. Нефть и газ. – 2008.– №4. – С.27-34.

2. Воинов О.В. Движения жидких пленок в газе // Прикладная математика и механика. – 2008. – Т.72, №1. – С.70-80.

3 Воинов О.В. Инерциальное движение тела в идеальной жидкости из состояния покоя // Прикладная механика и техническая физика. – 2008. – Т.49, №4. – С.214-219.

4. Воинов О.В. Структура течения жидкости при смачивании поверхности твердого тела // Доклады Академии наук. – 2008. – Т.418, №3. – С.331-335.

5. Кутушев А.Г., Русанов А.С. Неизотермическое движение парожидкостной смеси в скважине // Известия вузов. Нефть и газ. – 2008.– №4. – С.39-45.

6. Нигматулин Р.И., Болотнова Р.Х. Широкодиапазонное уравнение состояния воды и пара. Метод построения // Теплофизика высоких температур. – 2008. – Т.46, №2. – С.206–218.

7. Нигматулин Р.И., Болотнова Р.Х. Широкодиапазонное уравнение состояния воды и пара. Результаты расчетов // Теплофизика высоких температур.– 2008. – Т.46, №3. С.362–373.

8. Печерин Т.Н., Федоров К.М. Математическая модель формирования и развития заколонных перетоков // Вестник Тюменского государственного университета. – 2008. – № . – С.73-80.

9. Родионов С.П., Орехова Л.Н. Методика расчета фильтрационных характеристик при апскейлинге геологических моделей // Вестник Тюменского государственного университета. – 2008. – №6. – С.64-69.

10. Родионов С.П., Орехова Л.Н. Определение модифицированных относительных фазовых проницаемостей при преобразовании геологической модели в гидродинамическую. Часть 1 // Известия вузов. Нефть и газ. – 2008.– №6. – С.12-17.

11. Селюков Н.А., Федоров К.М. Численный алгоритм для решения задачи о движении фронта химической реакции в пористой среде с учетом ее обратимости // Вестник Тюменского государственного университета. – 2008. – №6. – С.70-73.

12. Федоров К.М., Шевелев А.П. Математическая модель циклического термополимерного воздействия на залежи высоковязкой нефти // Вестник Тюменского государственного университета. – 2008. – №6. – С.81-85.

13. Федоров К.М., Шевелев А.П., Смирнов А.С. Математическое моделирование кислотной обработки карбонатных горных пород // Вестник Тюменского государственного университета. – 2008. – №6. – С.85-89.

14. Шагапов В.Ш., Мусакаев Н.Г., Уразов Р.Р. Математическая модель течения природного газа в трубопроводах с учетом диссоциации газогидратов // Инженерно-физический журнал. – 2008.– Т.81, №2. –С.271-279.

15. Шагапов В.Ш., Хасанов М.К., Мусакаев Н.Г. Образование газогидрата в пористом резервуаре, частично насыщенном водой, при инжекции холодного газа // Прикладная механика и техническая физика. – 2008. – Т.49, №3. – С.137-150.

2009 год

Исследования нуклеации и кристаллизации в метастабильной жидкости при дроблении капель и пузырьков.

Предложены механизм и модель нуклеации твердой фазы при динамическом воздействии на переохлажденную жидкость с пузырьками или в виде капель. На поверхности пузырьков или капель развиваются смыкающиеся субмикронные парогазовые каверны, которые выступают в качестве активной подложки для гетерогенной нуклеации и роста зародышей твердой фазы. Установлено, что дополнительный рост вероятности нуклеации может быть обусловлен коалесценцией докритических ядер кристаллизации за счет их концентрирования на межфазной границе при сжатии пузырьков и в окрестности особых точек стоксовых течений вокруг включений.

 

Статьи в иностранных журналах

1. Nigmatulin R.I., Bolotnova R.Kh., Vakhitova N.K., Topolnikov A.S., Konovalova S.I., Makhota N.A. Amplification of compression waves in clean and bubbly liquid // World Academy of Science, Engineering and Technology. – 2009. – V.58. – P.188-193.

 

Статьи в рецензируемых отечественных журналах

1. Бордзиловский А.С., Им П.Т., Костюченко С.В., Мухаметзянов Т.М., Терентьев В.Л., Федоров К.М. Комплекс инновационных технологий для совершенствования разработки нефтяных месторождений на завершающей стадии // Нефтяное хозяйство. – 2009. – №10. – С.54-57.

2. Воинов О.В. Влияние вязкости на динамику возмущений пузыря в жидкости // Прикладная механика и техническая физика. – 2009. – Т.50, №6. – С.3-5.

3 Губайдуллин А.А., Болдырева О.Ю., Дудко Д.Н. Взаимодействие акустических волн с пористым экраном // Теплофизика и аэромеханика. – 2009. – Т.16, №3. – С.455-470.

4. Губайдуллин А.А., Болдырева О.Ю. Распространение поверхностных акустических волн вдоль свободной границы насыщенной пористой среды // Прикладная механика и техническая физика. – 2009. – Т.50, №5. – С.46-55.

5. Дрейман В.А., Федоров К.М. Анализ чувствительности численных решений трехмерной двухфазной фильтрации к размерам расчетных блоков // Вестник Тюменского государственного университета. – 2009. – №6. – С.94-101.

6. Зубков П.Т., Якимова О.А. Определение расхода жидкости в круглой трубе при ламинарном течении при помощи измерения температуры на нагревательном элементе // Теплофизика высоких температур. – 2009. – Т.47, №6. – С.957-960.

7. Кибирев А.В., Федоров К.М. Анализ возможностей гидродинамических исследований скважин для идентификации заколонного перетока воды // Вестник Тюменского государственного университета. – 2009. – №6. – С.12-18.

8. Ковязин Н.И., Мусакаев Н.Г., Мусакаева М.Ф., Романюк С.Н. Численная схема расчета температурного поля в скважине при ее строительстве // Известия вузов. Нефть и газ. – 2009. – №6. – С.112-118.

9. Котенев Ю.А., Чижов А.П., Федоров К.М., Андреев А.В., Хузин Р.Р. Совершенствование солянокислотного воздействия на карбонатные коллекторы и прогнозирование его результатов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2009. – №2. – С.5-9.

10. Кутушев А.Г., Мамытов А.М. К вопросу о волнах давления в парожидкостных пузырьковых средах // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. – 2009. – Т.9, №11. – С.102-106.

11. Родионов С.П. Расчет коэффициента охвата вытеснением на основе модифицированных относительных фазовых проницаемостей // Вестник Тюменского государственного университета. – 2009. – №6. – С.5-11.

12. Родионов С.П., Орехова Л.Н. Определение модифицированных относительных фазовых проницаемостей при преобразовании геологической модели в гидродинамическую. Часть 2 // Известия вузов. Нефть и газ. – 2009. – №1. – С.4-9.

13. Селюков Н.А., Федоров К.М. Обратимые реакции кислот с глинистыми минералами при обработках призабойных зон скважин // Вестник Тюменского государственного университета. – 2009. – №6. – С.45-52.

14. Федоров К.М., Лущиков А.Ю., Пименов Е.Д., Федоров П.К. Методика прогнозирования приемистостей скважин после их перевода в нагнетательный фонд // Нефтяное хозяйство. – 2009. – №1. – С.55-57.

15. Федоров К.М., Печерин Т.Н. Сравнительная эффективность методик диагностики причин обводнения продукции // Известия вузов. Нефть и газ. – 2009.– №4. – С.49-58.

16. Федоров К.М., Стрижнев В.А., Малышев А.С., Никишов В.И., Корнилов А.В. Дизайн ремонтно-изоляционных работ // Нефтяное хозяйство. – 2009. – №7. – С.108-112.

2010 год

Численное исследование процессов в вертикальной скважине, оснащенной установкой погружных электроцентробежных насосов.

Применительно к ранее разработанной математической модели восходящего потока нефтегазовой смеси в вертикальной скважине, оснащенной установкой электроцентробежных насосов (УЭЦН), создан программный продукт «PVTWell» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010616663) В программе обеспечена возможность интерактивного задания физических свойств флюида и параметров скважины, ввода основных характеристик погружного насоса, изменение условий на забое скважины. C использованием программного продукта проведено численное исследование процессов в скважине, оснащённой УЭЦН, и влияния определяющих параметров на структуру потока и температурную обстановку в скважине.

Так как для эффективной работы УЭЦН необходимо, чтобы на входе установки структура потока была пузырьковой, то в этой связи изучено влияние различных параметров на структуру потока в подъёмной колонне скважины (рис. 1). Области параметров, расположенные ниже рассчитанных кривых, соответствуют пузырьковой структуре потока. Из рис. 1а видно, что при увеличении газового фактора интервал, в котором существует пузырьковая структура потока, сужается, это приводит к необходимости устанавливать УЭЦН на большей глубине. При достижении газовым фактором высоких значений весь поток будет иметь не пузырьковую структуру и использование УЭЦН без дополнительного оборудования (газосепаратор) станет неэффективным. Как видно из рис. 1б и 1в увеличение дебита и снижение давления на забое из-за работы насоса приводят к последствиям, аналогичным описанным выше.

Таким образом, для устойчивой работы электроцентробежного насоса с заданными техническими характеристиками важно правильно выбрать место его расположения в скважине, для чего нужно учитывать влияние на структуру потока определяющих параметров (газовый фактор, дебит и давление на забое) и необходимость достижения оптимальной температурной обстановки в скважине.

            

                                           (а)                                                          (б)

   

                                                                        (в)

 Рис. 1. Положение границы между пузырьковой и не пузырьковой структурами  потока в зависимости от газового фактора (а), дебита (б) и
давления на забое (в).

 

МОНОГРАФИИ и Учебные пособия

1. Губайдуллин А.А. Волновые воздействия при вытеснении углеводородов в пористых средах // Сборник научных трудов к 70-летию академика В.М. Фомина «Проблемы и достижения прикладной математики и механики», Новосибирск: Изд-во «Нонпарель», 2010. – С. 35-49.

 

Статьи в иностранных журналах

1. Gubaidullin A.A., Boldyreva O.Yu. and Dudko D.N. Linear and Non-Linear Compression Wave Interaction with Saturated Porous Layer // Vietnam Journal of Mechanics. – 2010. – Vol.32, No.2. – P.71-80.

2. Shagapov V.Sh., Borodin S.L., Gubaidullin A.A., Duong Ngoc Hai, Musakaev N.G. The Theoretical Research of an Upward Two-Phase Flow with Phase’s Changes in a Vertical Well // Vietnam Journal of Mechanics. – 2010. – Vol.32, No.4. – P.211-221.

 

Статьи в рецензируемых отечественных журналах

1. Губайдуллин А.А., Мусакаев Н.Г., Бородин С.Л. Компьютерное моделирование процессов в оснащенной УЭЦН нефтегазовой скважине // Известия вузов. Нефть и газ. – 2010.– №5. – С.59-65.

2. Губайдуллин А.А., Мусакаев Н.Г., Бородин С.Л. Математическая модель восходящего газожидкостного потока в вертикальной скважине // Вестник Тюменского государственного университета. – 2010. – №6. – С.68-75.

3 Губайдуллин А.А., Болдырева О.Ю. Акустические волны вдоль свободной границы насыщенной пористой среды // Динамика сплошной среды. – 2010. – Вып.126. Акустика неоднородных сред. – С.69-72.

4. Зубков П.Т., Коваленко М.А. Симметрия и несимметрия в слое сжимаемого газа. Современные проблемы математического и информационного моделирования // Теплофизика высоких температур. – 2010. – Т.48, №3. – С.438-443.

5. Игошин Д.Е. Моделирование сушки влажной пористой среды с учетом конвективного переноса // Вестник Тюменского государственного университета. – 2010. – № 6. – С.80-87.

6. Косяков В.П., Родионов С.П. Получение точных решений задачи Бакли-Леверетта в зонально-неоднородном пласте // Вестник Тюменского государственного университета. – 2010. – №6. – С.36-42.

7. Мусакаев Н.Г. Математическое исследование температурной обстановки в скважине при наличии источника электрообогрева // Известия вузов. Нефть и газ. – 2010. – №6. – С.43-47.

8. Родионов С.П., Соколюк Л.Н. Расчет и использование модифицированных относительных фазовых проницаемостей при преобразовании геологической модели в гидродинамическую // Труды МФТИ. – 2010. – Т.2, №2. – С.130-136.

9. Родионов С.П., Соколюк Л.Н., Рычков И.В. Анализ чувствительности вычислительной погрешности при объединении слоев геолого-гидродинамической модели // Известия вузов. Нефть и газ. – 2010. – №6. – С.26-33.

10. Родионов С.П., Соколюк Л.Н. Вычисление функционала погрешности для геолого-гидрологической модели при upscaling'е // Вестник Тюменского государственного университета. – 2010. – №6. – С.28-36.

11. Смирнов А.С., Федоров К.М., Шевелев А.П. О моделировании кислотного воздействия на карбонатный пласт // Известия РАН. Механика жидкости и газа. – 2010. – №5. – С.114-122.

12. Сыртланов В.Р., Фатихов С.Л. О подходе к ремасштабированию относительных фазовых проницаемостей и капиллярных кривых // Вестник ЦКР Роснедра. – 2010. – №5. – С.42-46.

13. Федоров К.М., Мусакаев Н.Г., Терентьев В.Л., Григорьев К.С. Методика создания секторных моделей горизонтальных скважин // Вестник ЦКР Роснедра. – 2010. – №4. – С.18-22.

14. Федоров К.М., Мусакаев Н.Г., Терентьев В.Л., Григорьев К.С. Механизм формирования низкопроницаемой зоны вблизи забоя скважины за счет выпадения осадка // Вестник Тюменского государственного университета. – 2010. – №6. – С.47-53.

15. Яковенко А.В. Влияние условия прилипания на границах области на процесс распространения термоакустических волн // Динамика сплошной среды. – 2010. – Вып. 126. Акустика неоднородных сред. – С. 169-173.

 В 2010 году сотрудниками ТюмФ ИТПМ СО РАН защищены две кандидатские диссертации:

– Черемисин Александр Николаевич, «Воздействие акустического поля на фильтрацию двухфазной жидкости в пористом коллекторе», технические науки;
– Игошин Дмитрий Евгеньевич, «Исследование конвективно-диффузионных режимов массопереноса при тепловом воздействии на влажные пористые среды», физико-математические науки.

2011 год

Волновая мобилизация защемленных в поровых каналах капель углеводородов.

В экспериментах на прозрачной плоской модели (рис.1), копирующей структуру пор реальной горной породы нефтяного пласта, непосредственно наблюдался процесс мобилизации капель нефти. Показано, что вибрационно-акустическое воздействие позволяет многократно снизить перепад давления, требуемый для того, чтобы капли пришли в движение и вышли из сужений пор (рис.2).

                                 

 

Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 – пористый образец в термостате с вибраторами, 2 - генератор, 3 - микроскоп, 4 - цифровая видеокамера,  5 - компьютер, 6 - электронные весы, 7 - ресивер,
8 - газовый баллон.

Рис. 2. Мобилизация капли нефти, защемленной в сужении порового канала, при вытеснении дистиллированной водой при давлении на входе 0.014 МПа в акустическом поле частотой 1.2 кГц.

 

Статьи в рецензируемых российских и международных периодических изданиях

1. Гималтдинов И.К., Мусакаев Н.Г., Хасанов М.К., Столповский М.В. Особенности разложения газовых гидратов при тепловом и депрессионном воздействиях в пластах конечной протяженности // Вестник Тюменского государственного университета. – 2011. – №7. – С.6-13.

2. Губайдуллин А.А., Болдырева О.Ю. Динамика цилиндрического волновода в пористой среде, насыщенной неньютоновской жидкостью // Вестник Тюменского государственного университета. – 2011. – №7. – С.25-29.

3. Губайдуллин А.А., Болдырева О.Ю. Волны в цилиндрической полости в насыщенной жидкостью пористой среде // Вестник Нижегородского университета им. Н.И.Лобачевского. – 2011. – №4(3). – С.738-739.

4. Губайдуллин А.А., Конев С.А. Вовлечение в фильтрацию остаточной нефти акустическим полем // Вестник Тюменского государственного университета. – 2011. – №7. – С.20-24.

5. Губайдуллин А.А., Конев С.А. Волновая мобилизация защемленных в поровых каналах капель углеводородов // Современная наука: идеи, исследования, результаты, технологии. – Киев: «НПВК Триакон», 2011. – Вып. 2(7). – С.122-124.

6. Кабанихин С.И., Черемисин А.Н., Шишленин М.А. Обратная задача определения обводненности и дебита в вертикальной фонтанной скважине // Сибирский журнал индустриальной математики. – 2011. – Т.XIV, №3(47). – С.31-36.

7. Кремлева Т.А., Смирнов А.С., Федоров К.М. Моделирование процесса обработки карбонатных пластов с учетом эффекта образования каналов-червоточин // Известия РАН. Механика жидкости и газа. – 2011. – №5. – С.76-84.

8. Мамытов А.М. Влияние тепломассообмена на распространение ударных волн в парожидкостных пузырьковых средах // Известия Кыргызского государственного технического университета им. Раззакова. – 2011. – № 22. – С.144-147.

9. Мамытов А.М. Эволюция ударной волны в жидком водороде с паровыми пузырьками // Вестник Кыргызского национального университета имени Жусупа Баласагына. – 2011. – Специальный выпуск. – Серия 3. Естественно-технические науки. – С. 96-100.

10. Мусакаев Н.Г., Бородин С.Л. Теоретическое исследование особенностей двухфазного течения в оснащенной электроцентробежным насосом скважине // Вестник Нижегородского университета им. Н.И.Лобачевского. – 2011. – №4(2). – С.502-504.

11. Мусакаев Н.Г., Романюк С.Н., Бородин С.Л. Численное исследование закономерностей движения фронта фазового перехода в многолетнемерзлых породах // Известия вузов. Нефть и газ. – 2011.– №6. – С.122-128.

12. Мусакаев Н.Г., Романюк С.Н., Бородин С.Л. Теоретическое исследование закономерностей увеличения радиуса протаивания многолетних мёрзлых пород вокруг скважины с установкой электроцентробежных насосов // Вестник Кыргызского национального университета имени Жусупа Баласагына. – 2011. – Специальный выпуск. – Серия 3. Естественно-технические науки. – С. 100-104.

13. Родионов С.П., Пичугин О.Н., Соколюк Л.Н., Рычков И.В. Новый метод up'gridding'a геологических моделей, основанный на упрощенном решении уравнений двухфазной фильтрации // Нефть. Газ. Новации. – 2011. – № 9 (152). – С.18-22.

14. Федоров К.М., Мусакаев Н.Г., Терентьев В.Л. Аналитическое решение задачи образования низкопроницаемой зоны вблизи забоя скважины // Известия Кыргызского государственного технического университета им. Раззакова. – 2011. – № 22. – С.162-165.

15. Шагапов В.Ш., Уразов Р.Р., Мусакаев Н.Г. Математическое моделирование течения углеводородного газа в трубопроводе с учетом гидратообразования на внутренних стенках трубы // Вестник УГАТУ. – 2011. – Т.15, №4 (44). – С.164-168.

 

В 2011 году сотрудниками ТюмФ ИТПМ СО РАН защищена одна кандидатская диссертация: Соколюк Любовь Николаевна «Совершенствование методов ремасштабирования в гидродинамическом моделировании пластовых систем», физико-математические науки.

В экспериментах на прозрачной плоской модели (рис.1), копирующей структуру пор реальной горной породы нефтяного пласта, непосредственно наблюдался процесс мобилизации капель нефти. Показано, что вибрационно-акустическое воздействие позволяет многократно снизить перепад давления, требуемый для того, чтобы капли пришли в движение и вышли из сужений пор (рис.2).