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

решение зависит от двух безразмерных параметров

е = mkGlQ,

Результаты расчетов, приведенные на рис. 56, отвечают е = 0,4, 5 = 5.

В заключение этого параграфа необходимо сделать несколько замечаний об использовании теории предельно равновесных целиков при оценке предельной нефтеотдачи пластов, содержащих вязкопластичные нефти. Определив предельно равновесные целики, мы имеем основание утверждать, что целики больших размеров не могут оставаться неподвижными в омывающем их потоке воды. Однако в силу неединственности равновесного состояния пластической жидкости мы не вправе утверждать, что в

реальном процессе вытеснения сформируются в конце концов предельно равновесные целики, а не целики меньших размеров (на границе которых выполняется неравенство Vp<;G, но не всюду оно переходит в равенство). Таким образом, можно полагать, что оценка потерь нефти по объему предельно равновесных целиков - это оценка сверху. Чтобы определить степень близости этой оценки к тому, что реализуется фактически, для некоторых схем течения было проведено моделирование вытеснения вязко-пластичной жидкости вязкой на щелевом лотке. Результаты моделирования (точки на рис. 54) достаточно хорошо согласуются с расчетами по предельной схеме.

л, к

РИС. 56. Расположение целиков для системы источник - сток в двухслойном пласте

ГЛАВА / ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ

ПОДЗЕМНАЯ ГИДРОДИНАМИКА НЕФТЯНОГО ПЛАСТА

Заводнение, подробно рассмотренное в предыдущей главе, на сегодня является основным технологическим процессом извлечения нефти. Однако оно, как уже говорилось, сопряжено с большими потерями нефти в пласте. Поэтому сейчас все больше обращаются к процессу вытеснения нефти из пласта нагретой водой или водой с различного рода добавками. Свойства воды, нефти или пористой среды изменяются при этом так, что условия вытеснения под влиянием возникающих физико-химических процессов становятся более благоприятными. Мы будем называть такой технологический процесс физико-химическим заводнением.

Большое разнообразие возможных агентов воздействия и режимов их введения, большая стоимость процесса физико-химического заводнения в сравнении с обычным заводнением и, что весьма существенно, зависимость результатов процесса от режима и большего числа параметров пластовой системы предъявляют повышенные требования к предварительному анализу и расчету физико-химического заводнения. Такой анализ и расчеты основаны на теории гидродинамических процессов, сопровождаемых химическими превращениями, а также тепло- и массопереносом. Этот раздел подземной гидродинамики по аналогии с соответствующим разделом общей гидродинамики естественно назвать физико-химической подземной гидродинамикой. Особо нас будут интересовать с учетом сказанного выше такие процессы, в которых физико-химические факторы сами оказывают влияние на движение жидкостей. Физический или химический агент, переносимый потоком и непосредственно влияющий на гидродинамику, мы будем называть динамически активной примесью. Прежде чем переходить к изложению соответствующей теории, целесообразно рассмотреть основные закономерности процессов переноса в пористой среде на более простом примере однофазного течения несжимаемой жидкости.

§ 1. Процессы тепло-

и массопереноса в пористой среде

Рассмотрим пористую среду, насыщенную однофазной жидкостью. Будем считать, что жидкость содержит растворенное вещество (примесь), массовую концентрацию которого мы обозначим через с. В то же время допустим что часть примеси а в расчете на

единицу объема среды может содержаться в скелете пористой среды. Поглощение скелетом примеси будем называть сорбцией; понимая под этим адсорбцию (физическую и химическую) примеси на поверхности скелета, растворение (абсорбцию) примеси в материале зерен скелета, а иногда даже механическое удержание примеси в сужениях поровых каналов (это существенно для полимерных растворов). Плотность раствора в соответствии с общими термодинамическими положениями определяется концентрацией, температурой и давлением:

р = р{с,Т,р). (V.I)

Поэтому в единице объема пористой среды содержится примеси и растворителя, соответственно,

тс + а, т{р-с). (V.2)

Фильтрационный поток со скоростью фильтрации w переносит как растворитель, так и примесь. Легко убедиться, что для смеси форма уравнения неразрывности остается неизменной. Чтобы составить баланс растворенного вещества, необходимо рассмотреть структуру потока примеси через границу выделенного объема. Этот поток состоит из нескольких различных по своей природе составляющих. Одна из них соответствует переносу растворенного вещества общим потоком, характеризуемому плотностью потока массы:

qi=cw. (V.3)

Этот поток существует даже при равномерном по объему пористой среды распределении примеси, если жидкость движется. Если примесь распределена неравномерно, то даже в отсутствие общего потока {w = Q) будет происходить перераспределение ее, обусловленное диффузией. Как известно, диффузия вызывается хаотическим движением на молекулярном уровне; чтобы подчеркнуть это, будем называть ее молекулярной диффузией. Согласно основному закону диффузии (закону Фика), для изотропной среды диффузионный поток пропорционален и противоположен по направлению градиенту концентрации:

ЯП = -Dc. (V.4)

В пористой среде примесь может, вообще говоря, диффундировать и в твердых зернах, и по поверхности контакта скелета с поровой жидкостью (поверхностная диффузия), так что закон Фика нуждается в уточнении. Эти эффекты несущественны для наших целей. Поэтому в дальнейшем используется выражение для диффузионного потока в форме (V.4) с коэффициентом диффузии D, постоянным и близким к коэффициенту молекулярной диффузии в жидкости.

Существенно, что в пористой среде при наличии фильтрации должен существовать, наряду с уже рассмотренными конвективным переносом и молекулярной диффузией, некоторый механизм переноса, обычно называемый дисперсией, обусловленный пространст-