Есть прикладная задача, с которой столкнулся на своей работе. Приглашаю сообщество к поиску оптимального решения.
Дано:
1. В нефтедобыче используется такой термин – тампонажные растворы. Обычно, это простой цементный раствор с некоторыми рецептурными добавками. Используется для обустройства новых или ремонтируемых скважин. По сути, им создается обсадная колонна (полая внутри, вроде полого цилиндра) до горизонта призабойной зоны. Высоты таких колон соответствуют месторождению, обычно от 700 до 5 000 метров.
2. По условию, есть две рецептуры.
Рецептура А – классическая.
Рецептура Б – инновационная. Содержит наш 3M продукт HGB (Hollow glass bubbles), полые стеклянные микросферы диаметром 15-135 μm (разная марка, разный диаметр).
В стандартном применении данный продукт используется для облегчения получаемого цементного камня. Получаемый камень настолько лёгкий, что приобретает плавучесть (плотность ниже 1), при этом сохраняет все критически важные прочностные показатели в пределах нормы. Колонна получается лёгкой, и нижние уровни колонны не подвергаются критическому давлению со стороны верхних уровней.
3. Клиент, для уникального месторождения предложил использовать данную рецептуру по новому применению – термоизоляция. Та же колонна, но важно не допустить нежелательных потерь тепла при закачке перегретого пара в нефтеносный горизонт. Температура пара на входе в колонну – 120’С. Прокачка пара непрерывная. Предполагается, что рецептура Б, позволит сэкономить на потерях тепла.
4. Имеется достаточно продвинутая лаборатория (точнее целое НИПИ), вот только профиль их не термодинамика, а промысловая нефтегазовая технология. Они могут: изготовить образцы цементных камней любой разумной геометрии и любого разумного размера. Сделать включения в этот цементный камень, например, термодатчик. Отснять в динамике, какие-то данные с этого датчика. Возможно что-то ещё… простое с точки зрения термодинамики.
Задача:
1. Теоретически подтвердить/опровергнуть предположение, что Рецептура Б, позволит сэкономить на потерях тепла.
2. Предложить наиболее релевантную условиям реального использования методику лабораторных исследований (при этом наиболее простую) и сравнения цементных камней (Рецептура А и Рецептура Б) по показателю [термоизоляция в условиях непрерывной подачи теплоносителя].
3. Предложить методологию переноса данных полученных в ходе лабораторного испытания на расчёт эффективности для реальных условий (реальный диаметр, реальный поток и т.п.)
С одной стороны понимаю, что решение задачи на уровне школьной программы физики, с другой – что-то меня замкнуло и никак не пойму, как клубок распутать…
Буду благодарен за любые идеи.
С уважением,
Пётр
