Для определения характеристик неустановившегося фильтрационного потока в трещиновато-пористой среде нужно проинтегрировать систему дифференциальных уравнений (11.15) и (11.16) при заданных начальных и граничных условиях.
Сделаем следующие предположения: жидкость слабосжимаемая, упругая, т. е. ; обе среды—трещины и пористые блоки — упругие, т. е.
, проницаемости обеих сред постоянны:
; происходит обмен жидкостью между трещинами и блоками, масса перетекающей из блоков в трещины жидкости подчиняется соотношению (11.9). При этих предпосылках система уравнений (11.15) и (11.16) принимает следующий вид:
(11.31)
(11.32)
где р1 и р2 - давления в трещинах и в пористых блоках;
(11.33)
- коэффициенты упругоемкости трещин и пористых бло-
ков соответственно.
Введем следующие обозначения:
(11.34)
В результате уравнения (11.31) и (11.32) запишутся в виде
(11.35)
(11.36)
Отметим, что коэффициент пьезопроводности определен здесь через проницаемость системы трещин k1 и упругоемкость блоков
; параметр t имеет размерность времени и называется временем запаздывания. Этот параметр имеет большое значение в теории неустановившегося движения жидкости в трещиновато-пористой среде; он характеризует отставание процесса перераспределения давления в трещиновато-пористой среде по сравнению с пористым пластом с пьезопроводностью
. Это отставание объясняется наличием обмена жидкостью между системой пористых блоков и системой трещин. Время запаздывания t можно записать по-другому:
Из последнего выражения следует, что большие значения t соответствуют малым значениям пьезопроводности блоков и большим размерам блоков (и то, и другое затрудняет перетоки из блоков в трещины).
Анализируя систему уравнений (11.35) — (11.36), можно сделать следующие выводы. При t = 0 имеем р1=р2, т. е. давления в трещинах и блоках одинаковы и среда ведет себя как однородная. При t =¥ система разделяется на два уравнения фильтрации — в трещинах и блоках, т. е. блоки оказываются изолированными, непроницаемыми и среда ведет себя как чисто трещиноватая. Промежуточные значения t соответствуют трещиновато-пористой среде, причем, независимо от конкретного вида решения той или иной задачи, с ростом времени t решение стремится к решению задачи упругого режима, сближаясь с ним по истечении периода времени порядка нескольких t.
Систему уравнений (11.35) - (11.36) можно упростить, если использовать то обстоятельство, что трещинная пористость т1 и проницаемость блоков k2 малы, т. е. m1 << т2, k2< < k1, следовательно, и можно отбросить слагаемые
и
. Тогда получим
(11.37)
Сделанное предположение (т1 = k2 = 0) означает, что жидкость «хранится» только в блоках, а перемещается только по трещинам (так как пренебрегли изменением массы жидкости в системе трещин и потоком жидкости в блоках).
Существуют различные решения, как полной системы (11.35),(11.36), так и «усеченной» (11.37), полученные интегрированием дифференциальных уравнений, а также приближенными методами (интегральных соотношений, усреднения и т. д.). Все эти решения достаточно сложны и громоздки, поэтому здесь не приводятся.
Приведём лишь графики, построенные в результате решения плоскорадиальной задачи об отборе упругой жидкости из скважины радиуса rC, расположенной в бесконечном пласте, с постоянным дебитом Q.
В начальный момент давления в трещинах p1 (r, 0) и в блоках p2 (r,0) одинаковы и равны p0. Такое же давление сохраняется все время в удаленных точках.
Условие на стенке скважины имеет вид
при
. (11.38)
![]() |
Рис. 82. Кривые распределения безразмерного давления в разные моменты времени в трещинах (а) и блоках (б)
На графиках (рис. 82) отложены по вертикали вниз значения и
, по горизонтали — безразмерная радиальная координата
, кривые построены для разных значений
. Из графиков видно, что перераспределение давления в блоках происходит значительно медленнее, чем в трещинах. Для
=3 кривая
почти совпадает с кривой
, которая соответствует обычной пористой среде с пьезопроводностью
. Для значений
=3 кривые u1 и u2 практически совпадают, т. е. для времен, значительно превышающих время запаздывания t, давления в трещинах и порах одинаковы (p1 =p2) и можно пользоваться уравнениями для фильтрации в обычной пористой среде.
Отметим еще, что время запаздывания t определяется по данным исследования скважин на неустановившихся режимах. Для этого используются кривые восстановления давления, которые в координатах приведены на рис.83.
Рис. 83. Кривые восстановления давления в трещиновато-пористом (1) и пористом (2) пластах