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

где штрихи соответствуют параметрам первого и второго опытов.

Учитывая, что при О также и Z = Z" О, подставляя величину аг из (VI.10) в (VI.И), получим

cos 9" cos 9. (VI. 12)

Здесь vt 0 и vt->. о - начальные скорости пропитывания в первом

и втором опытах; /о и - длины кернов;

[ii и p-i - вязкости вытесняемых жидкостей в первом

и втором опытах; о и о" - поверхностные натяжения воды на границе с углеводородными жидкостями. Уравнение (VI. 12) можно применять для расчета осреднеиных относительных углов смачивания по скоростям капиллярного пропитывания образца вытесняющей водой в начале процесса.

В лабораторной практике используются и различные другие методы оценки смачиваемости пород пластовыми жидкостями: методы, основанные на способности поверхности гидрофильного керна адсорбировать лишь определенные красители, некоторые из них основаны на зависимости флотируемости минералов от смачиваемости поверхности породы.

Для оценки относительной смачиваемости пористых сред могут быть использованы кривые «капиллярное давление - насыщенность». Известно, что при изменении смачивающих свойств жидкости эти кривые, снятые для одной и той же пористой среды, смещаются. Степень смещения кривых кроме изменений поверхностного натяжения, определяется также величиной cos 9 в первом и втором опытах.

ГЛАВА VII

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ ВОДОЙ И ГАЗОМ ИЗ ПОРИСТЫХ СРЕД

§ 1. ИСТОЧНИКИ ПЛАСТОВОЙ ЭНЕРГИИ. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮП1,ИЕ В ЗАЛЕЖИ

Приток жидкости и газа из пласта в скважины происходит под действием сил, природа и величина которых зависят от видов и запасов пластовой энергии. В зависимости от геологического строения района и залежи приток нефти, воды и газа к скважинам обусловливается:

1) напором краевых вод;

2) напором газа, сжатого в газовой шапке;

3) энергией газа, растворенного в нефти и в воде и выделяюш,егося из них при снижении давления;

4) упругостью сжатых пород;

5) гравитационной энергией.

В зависимости от вида преимущественно проявляющейся энергии вводят понятия режимов работы залежи: водонапорный, режим газовой шапки (газонапорный), растворенного газа, упругий или упруго-водонапорный, гравитационный и смешанный. В практике эксплуатационных газовых месторождений встречаются залежи, геологические условия которых способствуют возникновению водонапорных, газовых или смешанных режимов. Водонапорный режим газовых месторождений возникает так же, как и у нефтяных залежей, при наличии активных краевых вод или при искусственном заводнении пласта. Газовый режим залежи (или режим расширяющегося газа) возникает при условии, когда единственным источником является энергия самого сжатого газа, т. е. когда пластовые воды не активны. Запасы пластовой энергии расходуются в основном на преодоление сил вязкого трения при перемещении жидкостей и газов сквозь породу к забоям скважин, на преодоление капиллярных и адгезионных сил.

Гидравлические сопротивления при движении жидкости в пористой среде пропорциональны скорости потока и вязкости жидкостей. Эти сопротивления в принципе аналогичны сопротивлению трения при движении жидкости в трубах. Но в отличие от движения жидкости в трубах характер течения их в микронеоднородной пористой среде

имеет свои особенности. По результатам наблюдения за движением воды и нефти в пористой среде видим, что в области водо-нефтяного контакта вместо раздельного фронтового движения образуется смесь воды и нефти. Жидкости в капиллярных каналах разбиваются на столбики и шарики, которые на время закупоривают поры пласта вследствие проявления капиллярных сил. Подобное обравование смеси наблюдалось и в единичных капиллярах.

Чтобы представить механизм проявления капиллярных сил при движении водонефтяной смеси, остающейся позади водо-нефтяного контакта, рассмотрим условия движения столбика воды в Щ1линдри-ческом капилляре, заполненном и смоченном водой (рнс. VH.l).

Направление бытеснения столбика нефти

Рис. VII.1. Схема деформации капли в капилляре.

Под действием капиллярных сил столбик воды будет стремиться принять шарообразную форму, оказывая при этом давление р на пленку нефти между стенками капилляра и столбиком воды:

2а а

(VII.1)

где о - поверхностное натяжение на границе нефть - вода;

R - радиус сферической поверхности столбика воды; г - радиус ее цилиндрической поверхности.

Под действием давления, развиваемого менисками, происходит отток жидкости из слоя, отделяющего столбик воды от стенок капилляра, продолжающийся до тех пор, пока пленка не достигнет равновесного состояния. Эти пленки обладают, по-видимому, аномальными свойствами, в частности повышенной вязкостью, и поэтому они неподвижны. Следовательно, с началом движения столбика воды в капилляре возникает сила трения, обусловливаемая давлением воды на стенки капилляра. Кроме того, прежде чем столбик воды сдвинется с места, мениски на границах фаз деформируются и займут положение, изображенное на рис. VII.1 пунктирными линиями. При этом капиллярное давление, создаваемое менисками, станет равным соответственно для левого и правого менисков:

2а Л

и р" =

(VII.2)