Вопросы методологии и новых технологий разработки месторождений природного газа. Часть III (Сборник научных трудов), страница 9

При этом сопротивление таких упаковок меньше, чем менее плотных (при одинаковых Re). Этот интересный факт говорит о двойственном влиянии плотности упаковки. С одной стороны, боль­шие поры снижают сопротивление, с другой, появление турбулент­ности его увеличивает.

Акустико-гидродинамические методы (АГДМ) исследования фильтрационных течений [3] показали, что при измерении на выходе из керна интенсивности аэродинамического шума и спектра частот можно, как считают авторы, установить период, когда происходит нарушение закона Дарси. Авторы утверждают, что при Re < ReKp (закон Дарси) практически отсутствует аэродинамический шум. г>га утверждение при отсутствии физической интерпретации причин на­рушения закона Дарси не имеет четкой научной основы. Действи­тельно, если устанавливается четкая граница (Re * ReKp) законов фильтрации, то переход одного режима в другой должен происходить скачком. Вместе с этим вряд ли аэродинамические шумы в керне возникают внезапно. Более естественным является их плавное фор­мирование.

Наиболее значительные по объему исследования были прове­дены по экспериментальному изучению законов фильтрации; эти ис­следования детально описаны многими авторами. Вместе с тем до сих пор отсутствует конструктивная модель фильтрации, что отрица­тельно сказывается на прикладных задачах.

Первое противоречие в экспериментальных данных и их фи­зической интерпретации состоит в установлении характера зависи­мости

ДР

----- ОТW.

Lw

Здесь имеется огромный объем стандартных исследований керна с целью определения проницаемости на основе закона Дарси при небольших скоростях фильтрации. Имеется также ограниченное число исследований, где исследовалась переходная зона от закона Дарси к двучленному. В этих экспериментах более или менее отчет20


ДР ливо фиксировался начальный участок, отсекающий  на оси участок с параметром —.

к

После превышения некоторой предельной скорости достаточно

АР

хорошо соблюдается двучленный закон, и тогда на оси — отсекается новый параметр   --  <    1. Отношение   ~—^ * 0,87-0,9 , по

Vк ),   Vк )                                            (juIк)

данным Линдквиста и Маскета. Остается открытым вопрос о причи­нах этого явления, а некоторые исследователи [3] предлагают ввести новое понятие "исевдопроницаемость" - k] (kj > к).

Например, для экспериментов Линдквиста по фильтрации воды через свинцовую дробь (диаметр дроби 1-5 мм) при  Re= — >

(4-10) закон фильтрации определяется двучленной формулой (в диа­пазоне до Re =180) типа

ARe-a(l + — Re) . 60

Отсюда видно, что при Re < 4 отклонение от закона Дарси сок ставит 7 %, величина - = 0,9.

к\

В экспериментах, описанных Маскетом, при фильтрации воз­духа через стеклянный фильтр со средним диаметром частиц 0,63 мм начальный участок получен для Re < 12, в диапазоне Re до 100 ве­личина — » 0,87.

При Re < 12 отклонение от закона Дарси составляет не более 10%.

Во всех случаях отмечается плавный переход от закона Дарси к двучленному закону. Для этих условий следует записать два закона фильтрации: для Re<Re" - закон Дарси, для Re>Re+ -двучленный закон; переходная область -Re=Re~-Re+.

С другой стороны, имеются экспериментальные данные, где четких начальных участков не получено [7], а аналитические иссле­дования приводят к выводу, что двучленная формула является наи­более полным выражением закона фильтрации во всей области чисел Re [61.

21


Второй аспект неопределенности связан с установлением безразмерных параметров для параметров Еи (коэффициента сопро­тивления Я), Re и Лагранжа La = EuRe(или XRe) и, следовательно, критических значений параметра Re (Re" и Re+). Подробный анализ сложившейся ситуации в этой проблеме дан в [8]. Наиболее удачным выражением для Re оказалось введение в него вместо эффективного диаметра частиц параметра 4к   или j\m)4k,