Распространение фильтрационных волн в пористой среде насыщенной газожидкостной смесью

И.К. Гималтдинов, д.ф.-м.н., Л.Ф. Ситдикова, к.ф.-м.н.,

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Распространение фильтрационных волн в пористой среде насыщенной газожидкостной смесью

Работа поддержана грантом РФФИ 19-31-60015 «Перспектива»

Исследование распространения возмущений в пузырьковой жидкости, представляет значительный научный и практический интерес в связи с широким распространением таких систем в природе и в промышленности.

Задачи распространения ударных волн в насыщенных пористых средах являются актуальными в связи с изучением эффективности временных защитных сооружений, вопросами акустического каротажа и зондирования, моделирования хаммер эффекта при гидроразрыве пласта.

Известно большое количество трудов, посвященных изучению процессов распространения волн в пористых средах [1-5]. С другой стороны остается малоисследованны распространения волн в жидкости, в которой находятся пузырьки конечных размеров.

В настоящей работе теоретически исследуются волновые процессы в пористой среде насыщенной газожидкостной смесью с учетом межфазных сил взаимодействия между скелетом пористой среды и жидкостью. Записана общая система уравнений и физических соотношений, описывающая распространение фильтрационных волн в пузырьковой жидкости. Получено дисперсионное соотношение, на основе которого исследована зависимость коэффициента затухания и фазовой скорости от частоты.

По результатам расчетов можно сделать следующие выводы.

Необходимо отметить, что в более низких частотах скорость «быстрой» и «медленной» волн в насыщенной пузырьковой жидкостью пористой среде ниже, а затухание выше, чем в пористой среде, насыщенной только жидкостью. При этом с увеличением частоты скорости волн достигают таких же значений, что и для чистой жидкости.

Следует отметить, что в диапазоне частот для «быстрой» волны декремент затухания в случае размеров пор больше, чем для случая . С уменьшением размера пор среды происходит уменьшение скорости «медленной» волны в области высоких.

1. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 2 М.: Наука. 1987. - 360 с.

2. Донцов В.Е., Накоряков В.Е. Волны давления в газожидкостной среде с расслоенной структурой жидкость пузырьковая смесь. Прикладная механика и техническая физика. - 2003. № 4. - С. 102-108.

3. Гималтдинов И.К., Дмитриев В.Л., Ситдикова Л.Ф. Динамика звуковых волн в насыщенных парогазовой смесью пористых средах. Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52, № 4. С. 572-580.

4. Городецкая Н. С. Волны в пористо-упругих насыщенных жидкостью средах. Акустический вестник. 2007 , Т. 10. № 2. С. 43-63.

5. Гималтдинов И.К., Ситдикова Л.Ф., Дмитриев В.Л., Левина Т.М., Хабеев Н.С., Song W. Отражение звуковых волн от пористого материала в случае наклонного падения. Инженерно-физический журнал. 2017. Т. 90, № 5. С. 1098-1108.