ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАПИРАНИЯ ВОДОНАСЫЩЕННОЙ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ ОТЛОЖЕНИЯМИ СОЛИ ПРИ ЗАКАЧКЕ СУХОГО ГАЗА
НИИ механики МГУ
Создание подземных хранилищ природного газа (ПХГ) часто предполагает закачку газа в водонасыщенные пласты. Часто ПХГ организуются в насыщенных солёной водой пластах. Закачка сухого газа в пласты, насыщенные солёной водой, сопровождается осложняющими факторами, связанными с возможностью появления в малой окрестности скважин фазы минералов соли, образующихся из-за испарения воды в газ. В поровом пространстве в зоне просушки соль выпадает в виде минералов галита, снижая пористость и проницаемость, что ограничивает расход газа через скважину и, таким образом, снижает ее эксплуатационные характеристики [1].
При математическом моделировании этого процесса зачастую пренебрегают всеми механизмами переноса среды за исключением конвективных потоков, описывающихся законом Дарси. Однако, в таком приближении отложение соли имеет очень ограниченное влияние, так как концентрация минералов соли остаётся малой величиной, что противоречит данным наблюдений за скважинами и лабораторным исследованиям. Расширенные математические модели, учитывающие капиллярное давление, прогнозируют достижение высоких концентраций минералов соли, приводящих к полному запиранию потока газа [1]. В настоящей работе предпринята попытка получить экспериментальное подтверждение этого явления. Создан экспериментальный стенд, позволяющий проводить лабораторное моделирование отложения соли в насыщенных пористых средах (рис.).
отложении галита, но не полное запирание потока [2]. Впервые обнаружен квазипериодический режим запирания потока газа с интервалами временного снижения и повышения его расхода (рис.). Анализ экспериментальных данных показал, что значительно влияние на процесс оказывает ещё один механизм переноса, связанный с молекулярной диффузией растворённой соли в воде, которая исключает возможность полного запирания среды минералами галита. Математическая модель процесса развита с помощью учёта дополнительных дисперсионных членов, описывающих диффузию, что на качественном уровне позволило описать экспериментальные данные. Однако периодический режим снижения проницаемости не воспроизводится моделью. Обсуждаются возможные физические механизмы, приводящие к появлению такого режима.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 26-19-00380, https://rscf.ru/project/26-19-00380/.
1. Afanasyev A., Grechko S. CO2 flow blockage in the near-wellbore zone: Fresh water stimulation against the salting-out effect // Geoenergy Sci. Eng. 2025. Vol. 254. 214038.
2. Афанасьев А.А., и др. Экспериментальное исследование запирания водонасыщенной пористой среды отложениями соли при закачке сухого газа // ПММ. 2026. № 3 (в печати).
