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

При движении многофазных систем проницаемость для каждой фазы определяется по следующим формулам:

Q. = ; (1-25)

кгРАр

Здесь Q„ и - соответственно расходы в единицу времени воды, нефти и средний расход газа в условиях образца;

к„, /Ср и - фазовые проницаемости для нефти, газа и воды;

Ив, и Иг - соответственно абсолютные вязкости воды, нефти и газа;

F - площадь фильтрации; Ар - перепад давления; AL - длина пористой среды.

Фазовые проницаемости рассчитываются также по результатам вытеснения из пористой среды одной фазы другой и по промысловым данным . Приближенно их можно оценить также по кривым распределения пор по размерам.

§ 9. УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД

Удельной поверхностью пород называется суммарная поверхность частиц или поровых каналов, содержащихся в единице объема образца. Удельная поверхность пористых тел зависит от степени дисперсности частиц, из которых они слагаются. Вследствие небольших размеров отдельных зерен песка и большой плотности их укладки поверхность порового пространства пласта может достигать огромных размеров, что значительно осложняет задачу полного извлечения нефти из породы.

Проницаемость, адсорбционная способность, содержание остаточной (реликтовой) воды и т. д. зависят от удельной поверхности нефтеносных пород. Очень важно знать ее величину также в связи с большим влиянием молекулярно-поверхностных сил на процессы фильтрации нефти. Работами советских ученых М. М. Кусакова, Б. В. Дерягина, К. Зинченко, Ф. А. Требина установлено, что кроме объемных свойств жидкостей и газов (например, плотности, вязкости) на законы фильтрации влияют еще и молекулярные явления, происходящие на контактах жидкости и породы. Эти молекулярно-поверхностные явления могут существенно изменять характер

1Кундин СЛ., Куранов И. Ф. К вопросу о методике расчетов фазовых проницаемостей по данным опытов по нестационарному вытеснению нефти водой. Труды ВНПП, вып. XXVIII. М., Гостоптехиздат, 1960.

фильтрации. Обычные объемные свойства жидкостей (вязкость, плотность) обусловливаются молекулами, распространенными внутри жидкой фазы. Поэтому в крупнозернистой породе с относительно небольшой удельной поверхностью молекулы, находяп1;иеся на поверхности, почти не влияют на процесс фильтрации, так как их число весьма мало по сравнению с числом молекул, находящихся внутри объема жидкости. Если же пористая среда имеет большую удельную поверхность, то число поверхностных молекул жидкости возрастает и становится сравнимым с числом объемных молекул. Поэтому поверхностные явления в малонроницаемой породе могут оказать более значительное влияние на процесс фильтрации жидкости, чем в крупнозернистой.

Таким образом, удельная поверхность представляет одну из важнейших характеристик горной породы.

Следует отметить, что, несмотря на кажущуюся простоту понятия удельной новерхности, точное определение ее величины - сложная задача. Дело в том, что норы в пористой среде представлены каналами от десятков и сотен микрон (по диаметру) до величин, сравнимых с размерами молекул. Поэтому удельная поверхность глин или других адсорбентов, влияющая на процесс адсорбции, не имеет для данного пористого вещества определенной величины, а зависит от размера адсорбируемых молекул. Только для молекул, имеющих одинаковые размеры, можно но опытным данным получить близкие значения удельных поверхностей одного и того же адсорбента.

Для мелкопористых адсорбентов и существенно отличающихся но размерам адсорбируемых молекул наблюдаются значительные отклонения в величинах удельной поверхности (явление это носит название ультранористости).

Легко установить, что если бы все частицы имели шарообразную форму, то поверхность всех частиц в 1 м породы составит

S = , (1.26)

где iS - удельная поверхность в мм; т - пористость в долях единицы; d - диаметр частиц в м.

Для естественных несков удельная поверхность вычисляется суммированием ее величины но каждой фракции гранулометрического состава

Здесь Р - масса породы в кг;

Pi - масса данной фракции в кг;

dl - средние диаметры фракций в м, определяемые по формуле

i = T(i + -i) (1-28)

где di и. dl ближайшие стандартные размеры отверстий сит.

По экспериментальным данным К. Г. Оркина при определении удельной поверхности по механическому составу в формулу (1.27) следует ввести поправочный коэффициент, учитывающий повышение удельной поверхности вследствие нешаровидности формы зерен, величина которого а = 1,2 1,4. Меньшие значения относятся к окатанным зернам, большие - к угловатым.

Используя уравнения, связывающие параметры фиктивного грунта, аналогичные формуле (1.26), можно также установить зависимость между удельной поверхностью и другими параметрами реальных пород. Для этого при выводе соответствующих формул реальный грунт с неоднородными частицами заменяют эквивалентным естественному фиктивным грунтом. Гидравлическое сопротивление фильтрации жидкости и удельная поверхность в этих грунтах одинаковые. Диаметр частиц фиктивного грунта принято называть эффективным йдф. Сопоставляя формулы (1.26) и (1.27), можно видеть, что

(1.29)

5 = -%. (1.30)

«эф

с другой стороны, удельную поверхность можно выразить через гидравлический радиус б:

Гидравлический радиус, как известно, равен отношению площади порового канала к его периметру и для поры с круглым сечением с радиусом R

Тогда можно написать

5 = -4-. (1.32)

Подставляя в (1.32) значение R из формулы (1.18), получим

SJIt, (1.33)

где к - проницаемость в м*; S - удельная поверхность в uju.

Если выразить проницаемость в мкм, то получим удельную поверхность в м*/м:

г, 7 • iffimVm /т Q/\

= Vk -