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

(см. рис. VIII.10). Оказалось, что величину длины I смеси от пройденного расстояния можно выразить степенной функцией вида

1 = Сх\,

(VIII.5)

где С VL а - коэффициенты, зависящие от вязкостей пластовой жидкости и вытесняющей жидкости jti. Для удобства уравнение (VIII.5) приводится к безразмерному виду:

/ = Сх1, (VIII.6)

I -

10,0

Рис. VIII.11. Зависимости коэффициентов С и а от соотношения вязкостей Цо-

1о - характерный линейный размер (принято = 10 <)> т- е. величина, соизмеримая с радиусом скважины.

Зависимости С ([Лд) и а (Цо) получены путем осреднения этих коэффициентов для каждого соотношения вязкости (рис. VIII.И). Анализ результатов опытов показывает, что длина зоны смеси на фиксированных расстояниях от входа увеличивается с возрастанием соотношения вязкости Но- С ростом абсолютных значений вязкости вытесняемой и вытесняющей жидкостей длина зоны смеси та1?же возрастает. По данным ВНИИ перепад давления (скорость вытеснения) незначительно влияет на длину зоны смеси в однородном линейном пласте.

В реальных условиях нефть вытесняется оторочкой растворителя, которая продвигается по пласту третьим агентом, смешивающимся с жидкостью оторочки. Эта схема в опытах ВНИИ моделировалась системой трех углеводородных жидкостей различной вязкости, последовательно нагнетаемых в пористую среду (в образец, заполненный моделью нефти - трансформаторным маслом вязкостью р,2 = 26 мПа-с), закачивалась оторочка керосина (цо = 2,6 мПаХ X с), а затем в пласт вводилась вытесняющая жидкость (бензин р,1 = 0,58 мПа-с). При этом возникали две зоны смеси - между растворителем и моделью нефти и между вытесняющей жидкостью и материалом оторочки. Поведение каждого из них подчинялось закономерностям, с которыми мы познакомились, когда рассматривали процесс фильтрации двух смешивающихся жидкостей в пористой среде. Размер зон смеси при перемещении оторочки по пласту увеличивается и поэтому сокращается длина участка 100%-ной насыщенности. Если объем оторочки небольшой, то при движении она размывается и на некотором расстоянии от входа в пласт насыщенность пористой среды углеводородами оторочки становится меньше 100%.

Минимально необходимым объемом оторочки принято называть такой ее объем, при котором обеспечивается сохранение участка 100%-ной насыщенности по всей длине пласта. Для однородной пористой среды минимально необходимый объем оторочки но данным ВНИИ составляет 3-4% от объема пор обрабатываемого пласта. При обработке растворителями реального коллектора из-за его неоднородности объем оторочки увеличивается до 10-12% от объема пор обрабатываемого участка.

Важной проблемой воздействия на пласт растворителями является выбор агента, продвигающего оторочку растворителя по пласту. Вслед за оторочкой наиболее рационально нагнетать в пласт газ, хорошо растворяющийся в растворителе. Легче и полнее извлекается из пласта растворитель. Но при зтом необходимо иметь значительные объемы сжатого газа и, кроме того, из-за высокой подвижности газа приходится увеличивать размер оторочки растворителя. Поэтому изучается процесс продвижения оторочки но пласту водой. При этом на разделе вода - растворитель наблюдаются уже известные нам закономерности фильтрации двух компонентных не-смешивающихся систем и значительное количество растворителя остается не вытесненным в обводненной зоне пласта. Поэтому изучаются возможности применения и регенерации растворителей типа спиртов, растворимых в воде и в нефтях.

§ 8. УСЛОВИЯ ВЗАИМОРАСТВОРИМОСТИ УГЛЕВОДОРОДОВ ОТОРОЧКИ

С НЕФТЬЮ И ГАЗОМ

Если оторочка продвигается по пласту газом, то в качестве растворителя обычно используются сжиженные пропан-бутановые смеси и другие более тяжелые углеводороды. Состав растворителя необходимо выбрать так, чтобы наблюдалась неограниченная взаимная растворимость оторочки в нефти и газе. При этом условии в пористой среде не возникают границы раздела (мениски) и вытеснение нефти происходит наиболее эффективно. Для осуществления смесимого вытеснения нефти оторочкой необходимо выбрать такой состав углеводородов растворителя, при котором они в пластовых условиях находятся в жидком состоянии. При вытеснении нефти пропаном или бутаном эти индивидуальные углеводороды будут в пласте в жидком состоянии, если пластовая температура ниже их критических температур, а пластовое давление выше упругости паров этих углеводородов. Если в качестве оторочки используются смеси углеводородов, то пластовая температура должна быть ниже критической температуры смеси, а пластовое давление - выше давления насыщения системы «нефть - углеводородная смесь», при пластовой температуре. Один из способов приближенной оценки критических параметров смесей приведен в гл. IV, § 4.

Сложнее достигается неограниченная растворимость углеводородов на границе «оторочка - газ». Для этого требуются более высокие давления, в чем легко убедиться, рассматривая критические

кривые смесей метана с различными углеводородами (рис. IV. 13). Смесь представляет собой гомогенную среду, если ее параметры располагаются на критической кривой или выше ее. В области выше критической смесь метана с соответствуюш;им углеводородом находится в гомогенном состоянии - жидком или газообразном - в зависимости от температуры и соотношения этих компонентов. Пере ход из одного состояния в другое в этой области осуш;ествляется без возникновения поверхностей раздела. Следовательно, если па-ралгетры смеси принадлежат этой области, то смесь характеризуется неограниченной взаимной растворимостью метана и выбранного углеводорода. Из рис. IV.13 следует, что, например, при температуре 40° С неограниченная взаимная растворимость метана с пропаном наступает при давлении выше 9,2 МПа, метана с бутаном - выше 13,4 МПа, метана с пентаном - выше 17 МПа.

Оторочка растворителя обычно состоит из смеси сжиженных углеводородов. Минимальное давление, которое нужно поддерживать в каждой точке пласта, чтобы происходило смешивающееся вытеснение, определяют расчетом. Для упрощения состав оторочки рассматривают как один сложный компонент, образующийся в переходной зоне бинарной смеси метана с этим компонентом. И далее считают, что для такой системы критические параметры совпадают с максимальным давлением и температурой, при которых углеводороды (бинарная смесь) полностью переходят в однофазное состояние. Мы ранее видели (см. гл. IV, § 4), что это предположение не всегда справедливо - многокомпонентные системы (в отличие от действительных бинарных смесей) могут существовать в двухфазном виде в области выше критических давлений и температур. Однако установлено, что для углеводородов, обычно используемых в качестве растворителей, превышение максимального давления, когда еще возможно существование смесей в двухфазном состоянии над критическим, не превышает 2-3%. Например, для смесей природного газа с газолином превышение максимального давления составляет 0,3-0,6 МПа (при критических давлениях 19-20 МПа), т. е. эта разница лежит в пределах ошибок расчетного определения критического давления. Поэтому считается, что условие смесимости оторочки из сжиженных углеводородных газов с метаном соблюдается, если давление в пласте поддерживается выше критического при пластовой температуре. Как мы уже видели (см. § IV.4), критическую кривую можно построить по расчетным данным. При этом многокомпонентная смесь условно считается бинарной (метан и этан + высшие), где второй компонент представляет собой сжиженные углеводороды оторочки. Критические параметры этой бинарной смеси определяются по критическим свойствам бинарных смесей метана с углеводородами парафинового ряда (рис. IV.13). Кроме того, на рис. VIII.12 показаны критические кривые тройных смесей метан - н-бутан - декан, метан - этан - н-пентан и смесей природного газа с бутаном для различных соотношений С - --,