Лекция 1 введение




НазваниеЛекция 1 введение
страница3/13
Дата публикации23.05.2013
Размер1.46 Mb.
ТипЛекция
litcey.ru > Физика > Лекция
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

^ Свойстве? пород проводить жидкости и газы при перепаде давления называет-, ся проницаемостью^ Различают проницаемость абсолютную и эффективную. Абсолют- j ная проницаемость*- проницаемость породы по отношению к сухому инертному газу или однокомпонентнои неактивннои жидкости. Эффективная проницаемость«наряду с физическими свойствами породы отражает физико-химические явления на грани­цах раздела фаз. Относительной проницаемостью пористой среды ,называется отно­шение проницаемости среды для какой-либо фазы изменяющегося объема к абсолют­ной или эффективной проницаемости. Таким образом, относительная проницаемость является функцией насыщенности пористой среды.

Количественно проницаемость горных пород может быть определена из закона линейной фильтрации Дарси:s

Q=-(kF/u )(dp/dl) , (10)

где Q - расход жидкости за 1 сек через сечение площадью 1 см2; ц - динамическая вязкость жидкости, дин*с/см2; dp/dl - градиент давления, дин/см3; к - коэффициент проницаемости, см .

На практике проницаемость характеризуют мкм2 или внесистемными единицами измерения Дарси. 1 мкм2=0.98*Д

Абсолютная проницаемость нефтесодержащих пород на месторождениях Удмур­тии достигает 5-6 мкм , а в Западной Сибири встречаются уникальные терригенные коллектора с проницаемостью более 30 мкм2.

Линейный закон фильтрации

При ламинарном течении жидкостей и газов в каналах фильтрации в соответ­ствии с законом Дарси их расход в общем виде описывается уравнением (10). ЩяА фильтрации газа расход является величиной переменной, т.к.* по мере движения по направлению падения давления объем газа увеличиваетсяi Если процесс расши­рения его происходит изотермически, то

Q =-(kF/u)(p/po)*(dp/dl) (11)

Разделяя переменные и интегрируя (10) по dp в пределах от рг до р2 и по dl от 0 до 1, получим

Q0= kF(Pl2-p22)/(2up0l) (12)

где Q0 - расход газа при атмосферном давлении р0.

7

Отсюда

kFAP/ul = 2QoPo/(Pl+p2) (13)

Формулы (10) и (13) дают линейную зависимость между расходом Q и перепа­дом давления. При этом коэффициент проницаемости равен tg угла наклона полу­ченной прямой. При исследованиях фильтрации газа в пористой среде необходимо иметь в виду, что нарушение линейного закона фильтрации может происходить не только при очень больших расходах и перепадах давления, но и при давлениях значительно ниже атмосферного, при которых происходит кнудсеновское течение „< гфов* Под кнудсеновским режимом течения газов/в пористой среде понимается такое течение, при котором столкновение молекул газа друг с другом крайне редки по сравнению с ударами о стенки каналов. В отличие от линейного закона фильтрации в кнудсеновской области расход газа не зависит от среднего давле­ния и пропорционален перепаду давления.

При разработке нефтяных пластов все процессы протекают при давлениях значительно превышающих атмосферное. Нарушение линейного закона фильтрации щ этом случае происходит при скоростях фильтрации превышающих критические. Для» этого пользуются параметром Рейнольдса, который определяется выражением: <

Re = vd/v ,

где v - скорость движения жидкости;

d - средний диаметр каналов фильтрации; v - кинематическая вязкость жидкости.

Экспериментальные исследования показали, что линейный закон фильтрации в пористых средах нарушается при Re>0,3.

Аппаратура для измерения проницаемости

Среди существующих аппаратов для измерения абсолютной проницаемости об­разцов пород имеются основанные на измерении расхода газа при его стационар­ной и нестационарной фильтрации. В последнем случае расчеты более трудоемки, что сдерживало распространение метода в эпоху, предшесвовавшую внедрению ком­пьютерных технологий.

Для измерения фазовых проницаемостей пористых сред для пластовых жидко­стей созданы установки и кернодержатели, позволяющие проводить исследования при высоких давлениях и температурах.

Влияние изменения давления на проницаемость пород

^ Изменение проницаемости пород в зависимости от горного и пластового дав­ления тесно связано с гранулометрическим и минералогическим составом пород.

8

Так изменение глинистости от 0.3 до 1.7% приводит к снижению проницаемости терригенных пород при воздействии внешнего давления в 500 кгс/см2 соответст­венно с 15 до 70%.

^ При разработке нефтяных залежей процесс может сопровождаться падением пластового давления.; При этом проницаемость пород также уменьшается. Характер и величина этих изменений связаны с сжимаемостью конкретных пород и требуют экспериментальных исследований для условий конретного региона. В общем виде такая зависимость описывается уравнением:

k=k0 ехр(-аДР)

где а- коэффициент, характеризующий влияние сжимаемости пород на прони­цаемость (устанавливается опытным путем)

ДР - разность между начальным и текущим давлением в пласте.

Связь проницаемости с другими параметрами

При анализе результатов измерений петрофизических характеристик пород исследователи первым делом начали использовать зависимости между пористостью и проницаемостью. Однако, если для терригенных коллекторов в такого рода за­висимостях еще есть какой-то физический смысл, связанный с размерами и отсор-тированностью обломочных частиц, слагающих породу, то для карбонатных пород такой смысл напрочь отсутствует. Например на месторождениях Удмуртии встреча­ются практически непроницаемые доломиты и доломитизированные известняки с по­ристостью более 30%. В тоже время при такой пористости проницаемость может достигать 3-5 мкм2 и более. Поэтому зависимости между пористостью и проницае­мостью в настоящее время являются своего рода атавизмом в науке о коллекторах и на них не стоит обращать внимание. Гораздо важнее установить зависимость проницаемости от структурных параметров пористой среды, таких как размеры и структура каналов фильтрации, величина и смачиваемость Поверхнбсти, а также от свойств пластовых жидкостейt Тем более, что этим же определяется и полнота вытеснения нефти из пласта и, в конечном счете, эффективность разработки. Практическое значение имеют зависимости между проницаемостью и параметром на­сыщения, характеризующим соотношение объемов нефти и воды в пористой среде. При отсутствии прямых гидродинамических исследований в скважинах такие зави­симости позволяют с достаточной для практики точностью оценить проницаемость пород, залегающих выше переходной зоны пласта, по результатам интерпретации материалов ГИС. Сопоставляя полученные цифры с результатами гидродинамических исследований скважин, можно оценить точность метода и, если она удовлетворяет требованиям, составить представление о строении коллектора и на этой основе осуществлять прогноз и регулирование разработки объекта исследований.

9

Неоднородщочт*. : .фогиюхшщдрв по проницаемости является важной характери­стикой объекта разработки,. Знание изменчивости проницаемости в пределах про­дуктивного пласта имеет решающее значение при регулировании разработки и при­нятии решений связанных с применением третичных методов повышения нефтеотда­чи. Современные компьютерные технологии позволяют смоделировать весь процесс разработки при наличии знаний о геологическом строении объекта.

Современные приборы, созданные в США и Западной Европе позволяют сущест­венно облегчить лабораторные работы по изучению коллекторских свойств пород. Все они связаны с компьютерными технологиями обработки и хранения информации. В России в этом плане наблюдается значительное отставание. Правда в последнее время созданы некоторые приборы, аналогичные иностранным, но они все же усту­пают последним и по дизайну и по своим утилитарным возможностям.

Лекция 3

Фазовые проницаемости для нефти и воды

В породах нефтяных месторождений одновременно присутствуют две или три фазы. При фильтрации проницаемость породы для одной какой-либо фазы ниже ее абсолютной проницаемости. В основном фазовая проницаемость является функцией насыщенности пористой среды.; При этом на фильтрационные характеристики породы существенное влияние оказывают: строение порового пространства, смачиваемость поверхности кана­лов фильтрации, химический состав и свойства жидкости на границах раздела фаз. Со­вместное двух- или трехфазное течение изучают экспериментально и представляют в виде зависимостей относительных фазовых проницаемостей от водонасыщенности. Для опре­деления значений эффективной проницаемости для нефти и воды при движении много­фазных систем пользуются следующими соотношениями:

МвАх

п =k"FAP МнАх

jurAx

Эксперименты показали, что фазовые проницаемости всегда меньше, чем абсолютные, даже если в пористой среде осуществляется однофазная фильтрация. Например, при оста­точной водонасыщенности фазовая проницаемость для нефти ниже абсолютной. То же самое относится и к фазовой проницаемости для воды при остаточной нефтенасыщенно-сти.

Существует несколько методов измерения относительных фазовых проницаемостей. Наиболее точным считается измерение фазовых проницаемостей при стационарной фильтрации нефти и воды. При этом воду и нефть (или ее аналог) нагнетают в образец с определенным соотношением расходов, добиваясь равенства их на входе и выходе при

2

стабилизации перепада давления. Водонасыщенность пористой среды рассчитывают по формуле, предложенной специалистами ВНИИнефть:

I _ е _ е

1 _ "-Н , *Ъ

V *нов ^вон^

или, если фазовые проницаемости выразить через долю воды в потоке жидкости:


1 «Ьщ.
SB=S0B + " °"

1-

(1-л)арН011 /варво;


АР
АР )

где f„ ,AP - текущие значения доли воды в потоке и перепад давления. Кроме того, водо­насыщенность пористой среды можно определить, измеряя электрическое сопротивле­ние, если предварительно для изучаемых образцов установлена зависимость параметра насыщения (отношение электрического сопротивления частично водонасыщенной поро­ды к сопротивлению ее при 100%-ной водонасыщенности) от коэффициента водонасы-щенности и, если, минерализация воды не меняется в процессе эксперимента.

Другой метод основан на обработке результатов нестационарного вытеснения нефти водой при постоянном расходе или постоянном перепаде давления. В процессе экспери­мента измеряют объемы закачанной воды и добытой нефти и измеряют перепад давления, а затем решается обратная задача теории фильтрации, когда по изменению водонасыщен­ности в выходном сечении образца определяется функция обводненности. По известной обводненности продукции вычисляется отношение фазовых проницаемостей от водона­сыщенности в выходном сечении образца;


* /-в
k(S)_ /os) tM

kH(S) U-/0S) /v

Текущие значения функции насыщенности в выходном сечении вычисляются как:

4(S) =

V Мъ Ми J

3

Третий способ, который часто используется в практике лабораторных исследований, основан на анализе результатов капиллярометрии, является наименее точным В этом слу­чае пористая среда моделируется пучком капилляров различного радиуса, а относитель­ные фазовые проницаемости рассчитываются как:

k = s=0 K

J P2

S=0 к

2 г dS

r _ S=S„ k

J p2

5=0 к

Здесь т - извилистость каналов фильтрации. Для ее расчета обычно используют формулу Роуза-Уилли:

т2= тРп,

где т - пористость; Р„ - параметр пористости (отношение электрического сопротивления водонасыщенной породы к сопротивлению воды). Видно, что в последнем случае слиш­ком много условностей и допущений, что не способствует повышению точности. Срав­нение кривых фазовых проницаемостей, рассчитанных по кривым капиллярного давления и по результатам нестационарного вытесненияч нефти водой показало, что они близки лишь при малой вязкости нефти (<3 мПа-с). Таким образом, метод пригоден только для коллекторов с достаточно простым строением порового пространства, содержащих мало­вязкие неактивные нефти.

Сложное взаимодействие породы с фильтрующимися через нее жидкостями предопре­деляет своеобразие относительных фазовых проницаемостей в каждом конкретном слу­чае. Исследование факторов, влияющих на характер относительных фазовых проницае­мостей посвящены работы зарубежных и Российских ученых.

4

Рассматривая, например, влияние строения порового пространства на характер отно­сительных фазовых проницаемостей, исследователи отмечают, что наиболее существен­ные различия наблюдаются для пород, относящихся к различным структурным типам. Ухудшение отсортированности песчаников или переход от мелко- к крупнозернистым песчаникам приводит к смещению зависимостей отндст!тельнь1Х фаэовьте 1ЧЮн1щаемО'г стей от водонасыщенности в сторону меньшей водонасжпценности;

С улучшением смачиваемости поверхности водой увеличивается фазовая проницае­мость для несмачивающей фазы, а для воды наоборот снижается, что приводит к смеще- <' юно кривых в сторону увеличения водонасыщенности. Эти отличия обусловлены различ­ным характером распределения нефти и воды в поровом пространстве пород с различны­ми физико-химическими свойствами поверхности. В гидрофильных породах вода, как -' смачивающая фаза, занимая более тонкие каналы, становится щрее подвижной. К том# же она сильнее взаимодействует с гидрофильной поверхностью. Нефть в этом случае рас-* полагается на определенном расстоянии от стенок каналов фильтрации и может бытв достаточно подвижной, Существенную роль при этом играет химический состав пород.

На характер зависимостей относительных фазовых проницаемостей оказывает влияние физико-химические свойства нефтей. Степень взаимодействия их с поверхностью пород и нагнетаемой водой определяется, в основном, наличием активных компонентов - асфаль-то-смолистых веществ, парафинов, смол. При вытеснении водой активных нефтей на границах раздела фаз образуются межфазные пленки различной прочности, снижающие относительную проницаемость для нефти. Адсорбция активных компонентов на поверх­ности пород приводит к их гидрофобизации, что также вызывает изменение относитель­ных проницаемостей. Изменение реологических характеристик пластовых жидкостей, например, вследствие повышения температуры, приводит к изменению характера фильт­рации и, соответственно, отражается на относительных проницаемостях для нефти и во­ды.

В последние несколько десятилетий широкое распространение получают физико-химические методы воздействия на пласт. Заводнение с растворами химреагентов это сложный процесс, сопровождающийся изменением компонентного состава фаз, гидроди­намических параметров потоков и др. Например, растворы щелочей способны изменить характер смачиваемости поверхности пород, особенно терригенных, резко снижают по­верхностное натяжение на границе с нефтью, образуют стойкие водонефтяные эмульсии.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

Похожие:

Лекция 1 введение iconАнализ к ф. м н., доцент Рудой Евгений Михайлович 2013-2014 уч год
Лекция (2 часа) Введение. Нормированные пространства. Компактные множества. Теорема Хана-Банаха
Лекция 1 введение iconЛекция введение
Материалы данного файла могут быть использованы без ограничений для написания собственных работ с целью последующей сдачи в учебных...
Лекция 1 введение iconЛекция «Сущность и проблемы вэд, состояние вэд в России» 1 час. 2...
Лекция «Внешнеэкономические операции и сделки: виды, классификация, организация» 1 час
Лекция 1 введение icon1. Лекция: Введение. История, предмет, структура информатики
Хотя информатика и считается достаточно молодой наукой по отношению ко многим другим отраслям знания, но предпосылки к ее зарождению...
Лекция 1 введение iconЛекция №1. Введение в Экономикс. Основная проблема экономики и производственные...
Под материальными потребностями подразумевается желания потребителей приобрести и использовать товары и услуги, которые доставят...
Лекция 1 введение iconЛекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок
Лекция 1 введение iconЛекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок
Лекция 1 введение iconЛекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок
Лекция 1 введение iconЛекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок
Лекция 1 введение iconЛекция №1 Введение
Системное по – это комплексы программ, предназначенные для совместного использования технических средств вычислительных систем, для...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
litcey.ru
Главная страница