От градиента скорости сдвига

Жидкость называется псевдопластической, если для нее зависимость изображается кривой, выпуклой к оси t. Вязко-пластичекая среда представляет собой частный случай псевдопластической.

Заметим, что неньютоновкие жидкости могут проявлять специфические временные эффекты, которые связаны с изменением во времени характеристик нелинейно-вязких жидкостей, зависящих от перестройки структуры жидкости во времени.

Иной характер носят явления, связанные с наличием у жидкости наряду с вязкими также и упругих свойств. В этом случае при стационарном движении частицы жидкости ведут себя как чисто вязкие, а при нестационарных быстропеременных процессах вязкоупругая жидкость ведет себя как упругое тело [11].

Третья причина нелинейных эффектов обязана своим происхождением взаимодействию жидкости с породой. В этом случае закон фильтрации качественно остается таким же, как и для псевдопластической жидкости.

Величина предельного градиента давления определяется по экспериментальным данным:

, (2.39)

где

l – характерный размер поровых каналов;

K – коэффициент проницаемости;

a – коэффициент, характеризующий жидкость и пористую среду, опре-деляемый из опытов. Для вязкопластических жидкостей в пористой среде a»0,017 [9–11].

Характерные зависимости =f(DP) для вязкопластических жидкостей показаны на рис. 2.9.

а) для Арланской нефти

б) для Ромашкинской нефти

Рис. 2.9. Зависимость скорости фильтрации от перепада давления

Как мы уже отметили, часто первый начальный градиент отсутствует, и движение происходит при сколь угодно малых градиентах давления, но с резко повышенной вязкостью, т. е. с пониженной подвижностью (см. рис. 2.9а). В этом случае можно считать, что движение носит псевдопластический характер.

Последние исследования показали, что первый начальный градиент давления для неньютоновских нефтей составляет порядка нескольких сотых атмосфер или нескольких десятых мегапаскаль на метр. Гидродинамические расчеты показывают, что этого достаточно, чтобы в ряде случаев существенно изменить характер движения. В неоднородных пластах (слоистых) проявление неньютоновских свойств оказывается более интенсивным. При вытеснении обычной ньютоновской нефти и газа водой проявляются также нелинейные эффекты и для движения воды. Эти вопросы подробно изложены в [11].

В настоящее время широко изучается процесс и особенности фильтрации жидкости и газа через глинизированную пористую среду при различных соотношениях пластового (внутрипорового) и горного давления (внешнего давления на скелет породы). Экспериментальным путем [11] было установлено наличие начального перепада давления, величина которого тем больше, чем больше горное давление (давление обжима образца) и, следовательно, чем меньше проницаемость пористой среды. Показатели фильтрации улучшаются с увеличением пластового давления при постоянном горном давлении и ухудшаются с ростом последнего.