Кейс: вытеснение воды метаном в системе трещин угольного пласта

Обновлено: август 2026

Контекст

В системе трещин угольного пласта эффективность фильтрации метана определяется не только объёмом пор, но и тем, какие трещины оказываются охвачены фильтрацией. Лабораторно это не наблюдаемо: внутри образца нельзя увидеть, как растут каналы газа по трещинам разных размеров.

Проблема

Нужно понять, как скорость закачки управляет охватом системы трещин фильтрацией и какие режимы приводят к застойным зонам.

Исходные данные

Сцена моделирования создана совмещением томографических изображений двух масштабов: 4 мм и 30 мм. Изначально система трещин заполнена водой (синий цвет); метан поступает с постоянным расходом через левую грань образца (жёлтый цвет).

Ограничения

Моделируются три фиксированных режима скорости, определяемых капиллярным числом
Эксперимент описывает процессы, происходящие на различной удаленности от скважины
Оценка справедлива для данного образца и заданных капиллярных чисел

Личная роль

Постановка серии экспериментов при разных капиллярных числах, контроль совмещения масштабов, интерпретация режимов фильтрации.

Подход

Серия цифровых экспериментов методом решёточных уравнений Больцмана с тремя скоростями прокачки:

Ca = 10^-3 — «быстрый» режим
Ca = 10^-4 — «средний» режим
Ca = 10^-5 — «медленный» режим

В «быстром» режиме метан сначала проникает в крупную трещину, затем в трещины меньшего размера. В «среднем» — только в крупную трещину, образуя в ней несколько каналов фильтрации. В «медленном» — только в крупную трещину и только один канал фильтрации.

Распределение метана в системе трещин при Ca = 10^-3: охват трещин всех размеров — Ca = 10^-3 — «быстрый» режим

Распределение метана в системе трещин при Ca = 10^-4: несколько каналов в крупной трещине — Ca = 10^-4 — «средний» режим

Распределение метана в системе трещин при Ca = 10^-5: один канал в крупной трещине — Ca = 10^-5 — «медленный» режим

Прикладной результат

Количественная картина влияния скорости закачки на охват системы трещин: чем ниже капиллярное число, тем меньше охват и тем уже каналы фильтрации. Решение, которое можно принять на основании результата: какой режим закачки даёт максимальный охват пласта и какие зоны останутся недоохваченными при выбранной скорости.

Применимость

Методика применима к трещиноватым коллекторам, где нужно оценить влияние скорости закачки на охват фильтрацией. Другие фильтрационные кейсы: вытеснение воды газом, дренаж и пропитка на нетрадиционном образце, фильтрация метана в глинах.

Оценить охват трещинной системы

Расскажите о вашем образце и режимах закачки — проведу серию экспериментов при разных капиллярных числах.

Обсудить задачу