| 16. |
Аннотация |
Проект направлен на решение актуальных задач, имеющих как фундаментальное, так и практическое применение, связанное с разработкой новых математических моделей в задачах тепломассопереноса двух типов, возникающих при функционировании реальных технических систем, эксплуатируемых как в условиях вечной мерзлоты (задачи первого типа), так и в условиях высоких температур и давления в геотермальных задачах (задачи второго типа). Задачи первого типа возникают при обустройстве и эксплуатации северных нефтегазовых месторождений, на которых добывается 93% российского природного газа и 80% нефти. Проектирование и эксплуатация таких северных месторождений имеют свою специфику, поскольку движение теплого флюида по добывающим скважинам и трубопроводам, наличие факельных систем, зданий и других инженерных объектов вызывает нагревание окружающего грунта и деградацию вечной мерзлоты, что может привести к образованию термокарста и авариям, возможными последствиями которых могут быть разрушения скважин, сооружений, зданий и серьезные техногенные катастрофы, влекущие существенные материальные затраты. При этом следует также учесть наличие на кустовых площадках и других технических систем, используемых для термостабилизации грунта и различных материалов, применяемых для теплоизоляции грунта и скважин. Второй круг задач связан скорее с оптимальным проектированием циклических геотермальных систем и разработкой энергосберегающих технологий использования подземных геотермальных резервуаров. В России термальными источниками особенно богаты территории Северного Кавказа и Камчатки, хотя и другие территории располагают значительными запасами геотермальных вод, правда располагающихся чаще на большей глубине. Одной из важных проблем для таких задач является определение оптимального расстояния между забоями нагнетательной скважины, по которой закачивается в пласт холодная (отдавшее свое тепло) вода, и добывающая скважина, по которой на поверхность поступает горячая вода для дальнейшего использования. Оптимальность в выборе расстояния состоит в том, что, если расстояние слишком маленькое, то фронт холодной воды, фильтрующейся в грунте, быстрее достигнет забоя добывающей скважины и работа всей геотермальной системы на этом закончится. С другой стороны при слишком большом расстоянии между забоями этих скважин уменьшится пластовое давление в области забоя добывающей скважины, что приведет к нежелательному уменьшению дебита добывающей скважины. Предполагается разработать новые конструктивные аналитические и численные методы построения решений нелинейных задач механики сплошной среды на основе аппарата специальных рядов, исследовать классы решений и описать соответствующие течения в неограниченных областях, а также в областях со сложными граничными условиями. Планируется провести аналитические исследования и вычислительные эксперименты при учете вязкости, дисперсии и теплопроводности. Предполагается развитие новых аналитических методов построения решений начально-краевых задач, соответствующих нелинейным моделям течений механики сплошной среды. |