ДИНАМИКА И РЕЖИМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В НЕФТЕГАЗОНОСНОМ БАССЕЙНЕ

ВАЖНЕЙШИЕ ВИДЫ ДВИЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И РАССОЛОВ

Вода представляет собой физическое тело, обладающее двумя основными свойствами: во-первых, вода мало изменяет свой объем при изменении давления и температуры; во-вторых, вода обладает текучестью, т.е. не имеет собственной формы, а принимает форму сосуда, в котором находится.

Все подземные воды так или иначе движутся. Характер этого движения может быть различным. Вопросы динамики вод и водных растворов являются одними из важнейших в нефтяной и газовой отрасли и изучаются гидрогеомеханикой.

С точки зрения гидромеханики различают негравитационное и гравитационное движение подземных вод.

Когда вода заполняет поры и пустоты горных пород не полностью, ее движение происходит в виде капелек или струй и такое движение называют свободным просачиванием. Для лиосорбиро-ванных и адсорбированных вод характерно пленочное движение, которое происходит при неравномерной толщине пленки связанных вод на поверхности минеральных частиц и неравномерном водона-сыщении породы и направлено в сторону участков с меньшей толщиной слоя связанной воды. Как правило, такое движение имеют воды зоны аэрации. Движение происходит без передачи гидростатического давления и является негравитационным.

В зоне полного насыщения воды заполняют водоносные горизонты, их движение происходит под действием силы тяжести или перепада напоров (давлений), который возникает как при тектонических движениях, сопровождающихся вытеснением вод из глин в коллекторы, так и за счет инфильтрации в областях выхода водоносных пород на дневную поверхность. Возникшее в обоих случаях повышенное давление передается всей водонапорной системе комплекса, а перераспределение напоров обусловливает гравитационное движение, или ламинарную фильтрацию подземных вод по пласту, или их разгрузку по тектоническим нарушениям и через водоупоры. Подземные воды движутся в горных породах путем как инфильтрации, так и фильтрации.

Фильтрация — движение жидкостей и газов в пористых, порово-трещинных породах при полном заполнении их водой. Масса дви-пз жущейся воды создает фильтрационный поток. Поскольку подземные воды представляют собой физически и химически неоднородные по составу жидкости, их движение необходимо рассматривать с учетом физико-химических факторов, т.е. с точки зрения физико-химической гидродинамики. В связи со сказанным выше, различаются следующие виды движения (перенос) подземных вод:

  • • вынужденная конвекция — фильтрация, происходящая под действием градиента давлений, внешнего по отношению к жидкости;
  • • естественная конвекция — фильтрация под действием различия градиента плотности внутри жидкости;
  • • молекулярная диффузия (концентрационная конвекция) растворенных веществ под влиянием градиента их концентраций внутри растворов, направленная на установление равновесного распределения растворенных компонентов во всем растворе. Скорость молекулярной диффузии Ум возрастает с температурой и уменьшается по мере повышения вязкости жидкости и размеров частиц:

йС сЬс ’

К = - А*

где /)м — коэффициент молекулярной диффузии в породе; дС/дх — градиент концентрации веществ;

  • • тепловая конвекция происходящая под действием разности температур;
  • • осмотическая фильтрация веществ через полупроницаемые мембраны, обусловленная наличием поверхностных сил взаимодействия граничных (ионно-диффузных) слоев с твердыми стенками каналов фильтрации, осуществляющих миграцию вещества. Различают капиллярно-осмотический перенос, возникающий при аномальной концентрации растворенных веществ вблизи стенок твердой фазы по сравнению с концентрацией в объеме жидкой фазы и термоосмотический процесс, протекающий под влиянием аномального теплосодержания в пристенных граничных слоях жидкой фазы. Скорость осмотической фильтрации возрастает с уменьшением диаметра каналов;
  • • гидравлическая дисперсия в трещиноватых породах, когда процесс миграции протекает в виде рассеивания вещества вдоль и поперек потока и вызывает дополнительное перемешивание воды. Диффузно-конвективный массоперенос — сочетание конвективного

и диффузного переносов вещества. С точки зрения гидромеханики различают движение:

  • • турбулентное, характерное для карстовых вод, при этом отмечаются максимальные скорости потока, вихревые перемещения, с разрывами сплошности потока. Это относительно редкое явление и не представляет интереса для нефтегазовой гидрогеологии;
  • • ламинарное, или параллельно-струйчатое, происходящее когда струи воды передвигаются с небольшой скоростью, без пульсаций и разрыва сплошности потока; это движение подчиняется закону Дарси и имеет важное значение для поисковой гидрогеологии.
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >