50. Волновые процессы в нефтегазовых пластах, их общая характеристика и роль в нефтепромысловом деле.

Волновые свойства связаны с процессами распространения упругих колебаний в нефтегазовых пластах.

Упругие колебания – процесс распространения в породе знакопеременных упругих деформаций.

где v – скорость распространения упругих колебаний

U – упругое смещение.

По частоте упругие колебания подразделяются на:

инфразвуковые до 20 Гц;

гиперзвуковые > 1010 Гц;

звуковые от 20 до 20000 Гц;

ультразвуковые >20000 Гц.

Эти колебания используются в нефтегазовом деле.

51. Типы волн в нефтегазовых пластах

Деформации продольные, поперечные и сдвиговые, в соответствии с этим волны делятся на:

продольные – характеризуются продольными деформациями попеременного сжатия и растяжения (свойственны газу, воде, нефти и др.)

поперечные – связаны с деформацией сдвига (характерны для твёрдой фаза, т.к. для жидкостей и газов сопротивления сдвигу не существует).

Оба типа волн распространяются по всему объёму пласта и называются объёмными.

Кроме объёмных волн, существуют волны, связанные с поверхностями раздела – поверхностные волны. В них движение частиц происходят неравномерно и по разным направлениям.

52. Явление поглощения упругих волн и коэффициенты, характеризующие поглощение.

Затухание волн обусловлено:

1) Поглощением части волновой энергии породой и трансформацией этой энергии в тепло;

2) Рассеянием акустической энергии на элементах фрагментарности (границах зёрен, порах) в различных направлениях.

Амплитуда волны падает по мере прохождения волны по следующему закону:

U=U0*e-θx

где U0 - амплитуда упругих колебаний;

U - амплитуда на расстоянии х;

θ - коэффициент поглощения |1/м|.

Коэффициент поглощения показывает потерю энергии по мере прохождения вглубь пласта.

Этот коэффициент зависит от свойств породы, таких как: тепловые свойства, коэффициент внутреннего трения, структура, а также частота колебания.

Для однородных тел зависимость θ(ω) (от частоты) записывается по закону Стокса- Кирхгофа.

Для однородных сред: θ'=2/3(ω2*η/(v3 *ρ)).

где ω - циклическая частота; η - коэффициент вязкости; ρ – плотность среды.

53. Явления отражения волн и их преломления. Коэффициенты, характеризующие эти явления.

Часто в расчётах используется удельное волновое сопротивление пласта:

Z=v*ρ

Этот коэффициент характеризует способность пласта отражать и преломлять упругие волны.

Коэффициент отражения — это отношение энергии отражённой волны к энергии падающей волны:

k0=A0/A=(z1-z2)/( z1+z2)

где z - удельное волновое сопротивление

Чем больше разница волновых сопротивлений, тем больше энергии отражается.

Также больше энергии отражается, с ростом контрастности сред.

При переходе из воздуха в воду отражается более 99,8% их энергии, а из воды в породу - до 85%.

Т.о. от коэффициента отражения зависит эффективность передачи волновой энергии в пласт.

С огласно закону Снеллиуса, угол падения и угол преломления упругой волны, проникающей в породу, находятся в определённом отношении со скоростями упругой волны в первой и второй средах, которое называется коэффициентом преломления упругой волны относительно первой фазы:

v1/v2=n.