Задача о распространении акустических волн в пористой среде, насыщенной пузырьковой жидкостью

Abstract

В пластовых жидкостях во многих случаях присутствует газ. Например, газожидкостная смесь в пористой среде образуется при кислотных обработках низкопроницаемых зон, при водогазовом воздействии на пласты и т. д. Поэтому представляется актуальным учитывать присутствие пузырьков газа при изучении волновых процессов в пористых средах, насыщенных жидкостью. В настоящей работе теоретически исследуется распространение акустических волн в пористой среде, насыщенной газожидкостной смесью, с учетом межфазных сил взаимодействия между жидкостью и скелетом и теплообмена между газом и жидкостью. Записана общая система уравнений и физических соотношений, описывающая распространение волн в пористой среде, заполненной пузырьковой жидкостью. Получено дисперсионное соотношение, описывающее зависимость комплексного волнового вектора от частоты, на основе которого исследована зависимость фазовой скорости и коэффициента затухания от частоты для «быстрой» и «медленной» волн. Результаты расчетов позволяют оценить влияние пузырьков газа на распространение звуковых волн в пористой среде, насыщенной пузырьковой жидкостью. Кроме этого, результаты работы могут быть использованы при интерпретации данных акустического зондирования пористых сред. In many cases, formation fluids contain gas. For example, a gas-liquid mixture in a porous medium is formed during acid treatment of low-permeability zones, during water-gas stimulation of reservoirs, etc. Therefore, it seems relevant to take into account the presence of gas bubbles when studying wave processes in porous media saturated with liquid. In this work, the propagation of acoustic waves in a porous medium saturated with a gas-liquid mixture is theoretically investigated taking into account the interfacial forces of interaction between the liquid and the matrix, and heat transfer between the gas and the liquid. A general system of equations and physical relations is written, which describes the propagation of waves in a porous medium filled with bubble liquid. A dispersion relation is obtained that describes the dependence of the complex wave vector on the frequency, on the basis of which the dependence of the phase velocity and attenuation coefficient on the frequency for “fast” and “slow” waves is investigated. The calculation results make it possible to evaluate the effect of gas bubbles on the propagation of sound waves in a porous medium saturated with bubble liquid. In addition, the results of the work can be used to interpret the data of acoustic sounding of porous media.