Лекция 1 введение




НазваниеЛекция 1 введение
страница5/13
Дата публикации23.05.2013
Размер1.46 Mb.
ТипЛекция
litcey.ru > Физика > Лекция
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

^ Одним из наиболее простых и информативных сейчас является метод Амотта-Гервея оценки смачиваемости поверхности каналов фильтрации; Он основан на изучении кривых капиллярного давления, получаемых при впитывании и дренировании воды из образцов горных пород. Показатель смачивания при этом определяется как логарифм отношения площадей под кривыми капиллярного давления при дрени­ровании и впитывании. Величина показателя смачиваемости изменя­ется от -1 для абсолютно гидрофобных поверхностей до +1 для абт солютно гидрофильных.* Породы с показателем смачивания в пределах от -0,3 до +0,3 характеризуются как обладающие промежуточной смачиваемостью. < Вероятно, что величина этого показателя смачи­ваемости эквивалентна Cos©. По крайне мере она изменяется в том же диапазоне и с теми же знаками. В коллекторах месторождений Удмуртии показатели смачивания изменяются от -0,02 до +0,84. То есть, встречаются преимущественно гидрофильные породы и породы с промежуточной смачиваемостью. Причем последние преобладают.

Следует отметить, что при всем разнообразии свойств поверх­ности, показатели смачиваемости представляют собой некую инте­гральную характеристику, т.к. в реальных пористых средах всегда есть каналы, в которых никогда не было нефти и которые, поэтому, всегда оставались гидрофильными. Поэтому можно предположить, что основные крупные каналы фильтрации, в которых осуществляется пе­ремещение углеводородов, гораздо более гидрофобны, чем мы можем это оценить с помощью интегральных характеристик.

6

1.7 Удельная поверхность

^ Удельная поверхность измеряется в м23 или в м2/г. Величина удельной поверхности зависит от минерального и гранулометриче- ' ского состава, формы зерен, содержания и типа цемента. Наиболь- ' шую удельную поверхность имеют природные адсорбенты: глины, тре-*' пелы, отдельные разновидности бокситов, туфовые пеплы. 5

Для оценки удельной поверхности разработаны адсорбционные, фильтрационные, оптические, электронно-микроскопические, грану­лометрические и другие способы лабораторных исследований.

Адсорбционные методы могут быть статическими и динамическими и основаны на: 1) адсорбции паров азота, аргона, криптона, во­ды, спиртов, углеводородов; 2) адсорбции веществ из растворов; 3) поверхностном обмене; 4) теплоте адсорбции паров и смачива­ния.

Фильтрационные способы основаны на фильтрации сжатых газов или жидкостей и разреженных газов в равновесном и неравновесном режимах.

На изучении капиллярных явлений основана ртутная порометрия и способ вытеснения смачивающей поровое пространство пород жид­кости несмачивающей или наоборот.




здесь Тг - гидравлическая извилистость; f - постоянная Козени; ienp - проницаемость, м2; тп - пористость, д. ед.


Один из способов оценки удельной поверхности каналов фильт­рации (Козени-Кармана) предполагает изучение пористости, прони­цаемости и электропроводности в образце породы. Тогда, зная эти параметры можно рассчитать величину удельной поверхности каналов фильтрации

7

Принято считать, что Tr=J(Pnm), где Р=—^- (здесь рвпк и рв -

А,

удельное электрическое сопротивление водонасыщенной породы и во­ды) . Недостатком метода является весьма условный расчет коэффи­циента извилистости и неизвестный коэффициент Козени.

Другой способ основан на фильтрации гелия и аргона через об­разец пористой среды. При этом величина удельной поверхности фильтрации рассчитывается по формуле

41;7эфЛГ(Л-Уд)

где Sya - удельная поверхность фильтрации, см-1;

Рнвг Раг - давление в линии гелия и аргона, Па;

т - пористость;

D, L - диаметр и длина образца, см;

?7эф ~ эффективная вязкость газовой смеси, Па-с;

JR - газовая постоянная 8,31-Ю7;

Т -температура, °К;

Js, Ja - суммарный и диффузионный поток Не через образец,

моль-с"1.

Величина суммарного потока гелия через образец определяется как

J WC г ~ 22400

где W - объемная скорость газовой смеси, см3/с;

С - объемная концентрация Не в газовой смеси,%.

Объемная концентрация Не в суммарном потоке смеси газов опреде­ляется по калибровочному графику катарометра, построенному в ко­ординатах C7(v)-C(%). Величина диффузионного потока Не находится по зависимости Js= f{Phe2-PAr2) как отрезок, отсекаемый на оси ор­динат, прямой, проходящей через ряд экспериментальных точек.

Для коллекторов месторождений Удмуртии получены зависимости удельной поверхности фильтрации от фильтрационно-емкостных ха­рактеристик пород. Для терригенных коллекторов такая зависимость

8

описывается уравнением регрессии с коэффициентом корреляции 0,928

5уд = 3420

пр V m J

-0,966

Для карбонатных коллекторов уравнение имеет вид

-1,545

Sya = 3028

пр

с коэффициентом корреляции -0,892

Аналогичные уравнения получены для ряда конкретных объектов раз­работки.

Лекция 5 ^ Нефте -, газо -, водонасьпценность горных пород

При формировании нефтяных и газовых залежей происходит про­цесс вытеснения воды нефтью или газом. При этом часть воды всегда остается в самых тонких каналах, а иногда и в виде пленки на гид­рофильных участках их поверхности. Следует сказать, что в нефтена-сыщенных породах эта пленка не образует связанной системы и ее не­однородность и разорванность определяются активностью нефти на границах раздела фаз, а также минерализацией пластовой воды. С увеличением концентрации солей в воде увеличивается степень гидро-фобизации поверхности породы вследствие десольватирующего действия ионов солей. В поровом пространстве нефтегазонасыщенных пород нефть, вода и газ присутствуют в различных объемах и имеют различ­ное распределение, которое зависит от характера смачивания поверх­ности каналов фильтрации.

Гидрофобность коллекторов обусловлена, в основном, адсорбцией активных компонентов, содержащихся в нефтях. Например, исследова­ния коллекторов Пермской области и Удмуртии показали, что смачи­ваемость поверхности тесно связана с содержанием в нефтях металло-порфириновых комплексов ванадия. Зависимость между интегральным показателем смачивания и количеством металлопорфириновых комплек­сов ванадия в нефтях описывается уравнением

А 1>784 П Пго

Л = — 0,058

С+2,13

где А - индекс Амотта-Гервея

С - концентрация металлопорфириновых комплексов ванадия, мг/100г.

Вопрос о природе гидрофобности коллекторов пока изучен недос­таточно. Вместе с тем, от характера распределения пластовых жидко­стей в поровом пространстве зависит ряд петрофизических величин (например, удельное электрическое сопротивление, коэффициент фазо­вой проницаемости, коэффициент нефтевытеснения).

Отношения VH/Vnop, VB/Vnop, выраженные в процентах или в долях единицы, обозначаются соответственно Кнн, Квн, называются коэффици­ентами нефтенасыщенности и водонасыщенности и используются для

2

оценки степени насыщения порового пространства. Коэффициент нефте-^ насыщенности в природе может достигать 95%. При этом величина ко­эффициента остаточной водонасыщенности соответственно составляет всего 5%. Такие коллектора встречаются не часто и являются, как правило, преимущественно гидрофобными. Высокая нефтенасыщенность и повышенная гидрофобность поверхности присуща высокопроницаемым карбонатным коллекторам мелкокавернозно-порового типа. Обычно неф­тенасыщенность продуктивных коллекторов составляет 50-70%. Пре­дельно высокие значения коэффициента нефтенасыщенности характерны для верхних частей водоплавающих залежей в пластах большой мощно­сти. Зоны предельного насыщения и недонасыщения разделяет водонеф-тяной контакт. Зона недонасыщения (переходная зона) может иметь толщину от долей метра до 30-40 м. Часть запасов нефти в этой зоне может иметь промышленное значение. Граница промышленной нефтенасы­щенности в переходной зоне устанавливается по результатам исследо­вания фазовых проницаемостей в виде некой критической нефтенасы­щенности. Состояние свободной и связанной воды в переходной зоне определяется свойствами всех фаз системы и степенью нефтенаысщен-ности пород. Для оценки величины и строения переходной зоны ис­пользуют геофизические и лабораторные методы исследований. В по­следнем случае изучают характер кривых капиллярного давления. При этом полагают, что под действием капиллярных сил вода в поровых каналах проникает до высоты, где капиллярное давление уравновеши­вается гидростатическим, то есть справедливо соотношение:

PK=ghAp Отсюда

gAp

Так как капиллярное давление есть функция водонасыщенности, тогда

Средняя водонасыщенность в переходной зоне однородного объекта оп­ределяется как:

*2

\(p{h)dh

о _ К

ср~ к-к

В природе характер изменения водонасыщенности по высоте переходной зоны носит весьма сложный характер, определяющийся геологической неоднородностью пористой среды.

Количество остаточной воды в породах в значительной степени зависит от характера строения порового пространства. В практике подсчета запасов часто используют зависимости коэффициента оста­точной водонасыщенности от пористости и проницаемости. Такие зави­симости обычно имеют вид Ков= А/К8 и в случае, когда аргументом яв­ляется коэффициент проницаемости, характеризуются достаточно высо­кими коэффициентами корреляции. Еще более тесной корреляционной связью характеризуются зависимости KOB=f[ при) °'5] .

По характеру связи воды с породой выделяют химически связан­ную, физически связанную и свободную воду. К категории химически связанной относится вода конституционная и кристаллизационная, к физически связанной - вода адсорбционная или гигроскопическая, об­разовавшаяся за счет действия адсорбционных сил на поверхности гидрофильных минералов, к свободной - вода, содержащаяся в капил­лярах.

В связи с тем, что процессы нефтедобычи связаны с наличием в пористой среде остаточной водонасыщенности в виде адсорбционной и капиллярно удерживаемой воды, мы здесь не станем рассматривать хи­мически связанную воду. В отношении этого типа воды важно знать, что она выделяется при температурах выше 110 °С, и процесс сопро­вождается изменением кристаллической решетки минералов и химиче­ского состава породы.

В соответствии с современными представлениями о строении и структуре свободной и связанной воды ее молекула имеет тетраэдри-ческое строение с двумя положительными и двумя отрицательными по­люсами. Такое строение обусловливает специфическую структуру жид­кой воды, образованную относительно прочными водородными связями между ее молекулами (около 5-6 ккал/моль). Принимается, что жидкая вода имеет исходную решетку льда, размытую трансляционным движени­ем ее молекул. Трансляционное движение молекул воды состоит из ко­лебаний атомов около временных положений равновесия и скачкообраз­ных перемещений их из одного положения равновесия в другое. Моле­кулы воды в среднем совершают около 1000 колебаний в секунду, а

4

средняя частота активированных скачков молекул для чистой воды около 6 миллионов скачков в секунду. Наличие в воде сильно поляр­ных молекул, направленных водородных связей, аномально высокое значение межмолекулярного эффекта, влияние которого определяется температурой, обусловливает многие особенности воды.

^ Методы определения количества остаточной воды

Наиболее достоверные результаты определения количества оста­точной водонасыщенности в породе получены при анализе керна, добы­того с применением растворов на нефтяной основе, при условии, что фильтрат их не проникает в породу и не изменяет ее первоначального насыщения. После подъема на поверхность такие образцы маркируют и помещают в углеводородную жидкость, а нефте - водонасыщенность оп­ределяют путем экстрагирования их в приборах С.Л. Закса. В качест­ве растворителя используют толуол, температура кипения которого 110 °С. Нефте-, водонасыщенность определяют по массе образца до и после экстракции и по объему воды, попавшей в ловушку аппарата За­кса. Метод приемлем только в случае, когда керн поднимается из части пласта с возможной максимальной нефтенасыщенностью для соот­ветствующих геолого-физических условий залегания пород. Если в по­роде присутствует свободная вода, то под действием градиентов дав­ления, возникающих при проникновении углеводородной основы бурово­го раствора, часть ее может оказаться замещенной на углеводородную жидкость, что приводит к искажению результатов.

В большинстве случаев пласты вскрываются на обычных глинистых буровых растворах, характеризующихся определенной водоотдачей. При этом часть нефти из пористой среды вытесняется фильтратом бурового раствора, что искажает результаты исследований. Некоторые исследо­ватели считают, что в этом случае можно определить величину оста­точной нефтенасыщенности и оценить коэффициент вытеснения нефти водой. Однако современные тщательные исследования показывают, что это не совсем то, что обычно получают при вытеснении нефти из ли­нейных моделей пористых сред в ходе лабораторной оценки коэффици­ента нефтевытеснения при соблюдении определенных условий подобия и требований к подобным экспериментам. С уменьшением вязкости нефти

5

погрешность оценки коэффициента вытеснения по результатам измере­
ния нефте - водонасыщенности пород по керну увеличивается из-за
потери части нефти при дегазации ее в процессе подъема на поверх­
ность . •

Наиболее достоверным из косвенных методов оценки коэффициента остаточной водонасыщенности считается метод полупроницаемой мем­браны. Сопоставление результатов оценки коэффициента остаточной водонасыщенности установленных прямым и косвенным методом для тер-ригенных и карбонатных коллекторов Ельниковского месторождения Уд­муртии и Арланского месторождения Башкирии подтвердили достаточную точность метода полупроницаемой мембраны.
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