Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 [ 113 ] 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177

лись С ПОМОЩЬЮ корреляций Пассата и Даииера, а для фракций - Кесслера и Ли. Приращение энтальпии в зависимости от р и Т находилось с помощью известных методов. Для расчета коэффициента межфазиого натяжения а использовалась корреляция Маклеода-Сагдеиа. Типичные кривые распределения давления и температуры по стволу скважииы при критическом истечении представлены иарис. 17.5,17.6.

Часть III

НЕФТЕГАЗОВАЯ ПОДЗЕМНАЯ ГИДРОМЕХАНИКА

Глава XVIII

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОНЯТИЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ, опыт и ЗАКОН ДАРСИ

§1. Особенности движения флюидов в природных пластах

Нефть и природные газы заключены в недрах Земли. Их скопления связаны с вмещающими горными породами - пористыми и проницаемыми образованиями, имеющими иепроиицаемые кровлю и подошву. Горные породы, которые могут служить вместилищами иефти и газа и отдавать их при разработке, называются коллекторами. В свою очередь, коллекторы называют пористыми или трещиноватыми в зависимости от геометрии пустот.

Природные жидкости: нефть, газ, подземные воды и их смеси - находятся в пустотах, т.е. порах и трещинах коллекторов. Часто находящиеся в пустотном простраистве коллектора природные жидкости, газы и их смеси обозначают общим термином «флюид», подразумевая под этим любой из компоиеитов. Флюид, находящийся в коллекторе, может пребывать в состоянии покоя или двигаться. Движение флюидов через твердые (деформируемые или иедсформируемые) тела по связанным между собой порам и/или трещинам называется фильтрацией. Фильтрация может быть обусловлена воздействием различных сил: градиентами давления, коицеитра-ции, температуры, а также гравитационными, капиллярными, электромо-лекуляриыми и другими силами. Например, движение (фильтрация) рас-плавлеииого воска в фитиле свечи, или керосина в фитиле керосиновой лампы, обусловлено капиллярными силами. Однако в дальнейшем будут рассмотрены течения, вызываемые действием градиента давления и/или силы тяжести.

Теория фильтрации получила большое развитие в связи с потребностями гидротехники, гидромелиорации, гидрогеологии, горного и иефтега-

ГЛАВА XVIII

зового дела, химической технологии, аэрокосмическои техники и т.п. В нефтегазовом деле теория фильтрации является теоретической основой разработки месторождений углеводородного сырья и в силу своей специфики НОСИТ название «подземная гидромеханика». Подземная гидромеханика является специальным разделом гидромеханики, в котором рассматривается равновесие и/или движение флюидов в специфической области -в твердом скелете, сложенном из частиц (сцементированных или несцементированных) разнообразной формы и различных размеров. Таким образом, нефтегазовая подземная гидромеханика изучает законы равновесия и движения флюидов в нефтегазоносных пластах применительно к технологическим процессам их извлечения из недр.

Характерные особенности движения флюидов в природных пластах обусловлены как спецификой строения коллекторов, так и методами разработки месторождений углеводородного сырья.

Поровое пространство осадочных горных пород - сложная система сообщающихся и не сообщающихся межзернистых пустот, в которой трудно выделить отдельные поро-вые каналы (рис. 18.1). Размеры пор в песчаных породах составляют обычно единицы или десятки микрометров (мкм).

Так как движение флюидов в пласте происходит с очень малыми скоростями, порядка микрометров в секунду (в гидромеханике движения со столь малыми скоростями называются ползущими), и при наличии теп-лоотводящих поверхностей большого размера, процесс фильтрации с высокой степенью точности в большинстве случаев можно считать изотермическим. В то же время при фильтрации в горных породах возникает значительная сила трения. При движении флюидов в пустотном пространстве коллектора соприкосновение между твердым скелетом и жидкостью происходит по огромной поверхности. Например, в 1 м пористой среды (песчаника) площадь поверхности пустотного пространства может достигать порядка 10" м. Поэтому основным свойством флюида, которое влияет на фильтрацию, является его вязкость. В связи с ЭТИМ ВЯЗКОСТЬ учитывается даже при фильтрации газа, а так как сила трения распределена по всему объему коллектора, то П.Е.Жуковским было предложено при описании фильтрации силу трения считать массовой силой.

Строение нефтяных и газовых залежей осложняется значительной неоднородностью и анизотропией свойств пород, слагающих продуктивный пласт коллектора, их слоистостью, наличием так называемых тектоничес-

Рис. 18.1. Шлиф нефтяного песчаника