Details

Работа посвящена моделированию декомпрессии керна, исследованию его напряженно-деформированного состояния, возникающих в нём давлений и фильтрационных свойств. Целью работы является исследование влияния скорости декомпрессии керна при подъёме на изменение его фильтрационных свойств и напряженно деформированного состояния, а также разработка методики определения оптимальной скорости извлечения керна. В ходе выполнения работы: разработана конечно-элементную модель тестовой задачи в ANSYS APDL; проведена верификация модели путём сравнения с аналитическим решением для задачи о постоянном линейном источнике в бесконечном пласте; разработана конечно-элементная модель керна в осесимметричной постановке с использованием элемента CPT213 в ANSYS APDL; реализована попытка численного моделирования декомпрессии керна в ANSYS APDL; выведены аналитические выражения для решаемой задачи; проанализированы полученные результаты, проведено сравнение численного решения с аналитическим; выявлено нефизичное поведение численной модели; численно в MATLAB получено решение для распределения давлений в керне, проверено совпадение с аналитическими результатами; построены зависимости разности давлений в центре керна и на внешней границе от скоростей декомпрессии; получена зависимость для количественной оценки изменения пористости к моменту выхода керна на поверхность относительно начальных значений или для других моментов времени для разных скоростей декомпрессии; получены качественные оценки напряжений и оптимальных скоростей декомпрессии; представлен способ определения напряжений в керне. Данные результаты были получены с помощью программного комплекса ANSYS на языке программирования APDL.

The work is devoted to the simulation of core decompression, the investigation of its stress-strain state, the pore pressure distribution, and the filtration properties. The aim of the work is to study the influence of the core decompression rate during lifting on its filtration properties and stress-strain state, as well as to develop a methodology for determining the optimal core retrieval rate. In the course of the work: a finite-element model of the benchmark problem was developed in ANSYS APDL; the model was verified by comparison with the analytical solution for the constant line source problem in an infinite formation; a finite-element model of the core in an axisymmetric formulation using the CPT213 element was developed in ANSYS APDL; analytical expressions for the problem were derived; an attempt to numerically simulate core decompression in ANSYS APDL was performed; the obtained results were analyzed and compared with the analytical solution; a non-physical behaviour of the model was detected; a numerical solution for the pressure distribution in the core was obtained in MATLAB, and its agreement with the analytical results was confirmed; the dependences of the pressure difference between the centre of the core and the outer boundary on the decompression rate were plotted; a relation for the quantitative estimation of the porosity change by the moment the core reaches the surface relative to its initial value (or for other time instants) for different decompression rates was derived; qualitative estimates of stresses and optimal decompression rates were obtained; a method for determining stresses in the core is presented. These results were obtained using the ANSYS software package with the APDL programming language.