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

Формула (113) не учитывает отдельно шероховатость стенок, форму и изменчивость нонеречного сечения норовых каналов. Возможно, что и в этом нет особой необходимости - имея в виду, что, например, шероховатостью в рассматриваемом случае можно пренебречь, так как фильтрация жидкостей и газов в коллекторах происходит с чрезвычайно малой скоростью и потери напора вследствие шероховатости по этой причине чрезвычайно малы. Степень отклонения периметра от правильной формы может учитываться гидравлическим радиусом, представляющим собою отношение площади живого сечения канала к его периметру (для цилиндрических каналов гидравлический радиус б = г12, где г - геометрический радиус канала).

Поскольку гидравлически эквивалентные капиллярные системы с разной формой периметра поперечного сечения норовых каналов имеют одинаковые гидравлические радиусы, то безразлично, характеризовать ли нонеречное сечение нор гидравлическим или геометрическим радиусом. Геометрический радиус применяют вместо гидравлического часто с целью достижения некоторых практических удобств при анализе различных явлений. Но это не исключает возможность использования в исследованиях капиллярных систем, в том числе и пород, гидравлического радиуса. В зтом случае формула (ИЗ) будет иметь вид:

АрМ, (114)

где б - средний гидравлический радиус, учитывающий иеременное и неодинаковое сечение норовых каналов.

Тем не менее попытки учесть форму каналов путем введения специального коэффициента формы [92] не прекращаются. Введение какого-либо донолнительного коэффициента в данном случае должно быть экспериментально обосновано, поскольку, как уже упоминалось, форма каналов учитывается гидравлическим радиусом. Прежде всего должно быть выяснено, что учитывает вновь введенный коэффициент, имея в виду, что он может рассматриваться лишь как составная часть структурного коэффициента, поскольку последний объединяет все отличительные особенности реальной пористой среды. Если придерживаться именно такой позиции, то последующее развитие экспериментальных исследований в данной области не лишено интереса.

В качестве гидравлической характеристики формы норовых каналов П. П. Авдусин и М. А. Цветкова в свое время предложили коэффициент, представляющий собой отношение периметра эквивалентного цилиндрического канала L к сумме периметров пор в шлифе В связи с тем, что эта характеристика не упрощает изучение строения пустот в породах, она не получила практического расиростра-нения.

Характер распределения пор различного и переменного сечения в капиллярных системах обычно оценивается ио иорометрической кривой и ио среднему радиусу нор. При этом, как будет показано

ниже, от распределения пор, полученного по порометрической кривой, можно перейти к среднему геометрическойу и гидравлическому радиусам.

Таким образом, возвращаясь к формуле (ИЗ), по аналогии с формулой (103) ее можно представить в виде

АрЗ, (115)

откуда следует, что структурный коэффициент

Надо заметить, что только при нарушении равенства (116), в случае независимого и точного определения величинф, Я ие, может возникнуть необходимость во введении в это равенство некой дополнительной характеристики. Однако подобного нарушения в явном виде пока не наблюдалось, и поэтому выражение (116) может широко использоваться для характеристики коллекторов и в исследованиях фильтрации жидкостей и газов. В принципе зависимость (116) может применяться при измерении структуры любых пустот в породах: пор, каверн и трещин.

В зависимости от цементации пород, а в некоторых случаях от их гранулометрического состава отношение XVe может иметь разную величину при одной и той же пористости. Существенное значение в данном случае имеет величина е, она в основном и определяет изменение ф.

В этой связи нам представляется не совсем удачной попытка А. А. Ханина и Е. Г. Буровой [253] отождествить структурный коэффициент пород с произведением среднего радиуса пор на эффективную пористость тем более, что под эффективной пористостью ими понимается отношение нефтенасыщенного объема пор к объему породы. Это относится и к попытке установить эмпирическую связь между упомянутым произведением величин и проницаемостью при наличии аналитической связи между проницаемостью, радиусом пор и эффективной пористостью [118, 127, 147], о чем более подробно сказано ниже.

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАДИУСЫ ПУСТОТ

Определение характеристик поперечного сечения пустот имеет самостоятельное значение, так как от их размера зависит проницаемость пористой среды, режим фильтрации жидкостей и газов, степень проявления капиллярных сил, характер заиления и т. д.

Для определения размера пор существуют различные методы [9, 40, 82, 147]. Большая часть их базируется па применении закона Пуазейля. Но из-за того, что не учитывался структурный коэффициент, расчетный средний радиус пор, как будет показано ниже, занижался.

Известно, что неренад давления ири фильтрации жидкости в пористой среде по закону Дарси выражается формулой

Ар = 4. (117)

где к - коэффициент проницаемости, см; остальные обозначения прежние.

Приравнивая (117) к (115), получим

г та

(118)

Если выразить проницаемость в дарси, то формула (118) примет следующий вид:

К 98 • Ювгоп 7-103 V т„-

Согласно изложенному выше гидравлический радиус б определится из формул

V т.„

(120).

6 = 41/-. (121).

Сравнение формул (118) и (120) с формулой (105) дает

Из (122) следует, что для различных капиллярных систем структурный коэффициент ф при одной и той же пористости зависит от отношения квадрата геометрического или гидравлического радиусов-к проницаемости.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА ПУСТОТ

Для определения геометрического и гидравлического радиусов, пор (пустот) нефтяных и газовых коллекторов обычно используют два метода [127J. Один из них основан на применении формул (119)- (122), согласно которым для определения средней величины геометрического и гидравлического радиусов достаточно знать коэффициенты пористости и проницаемости исследуемой капиллярной системы. Исследование кернов [127, 147] различных месторождений этим методом показало, что средний гидравлический эквивалентный радиус нор обычно колеблется в пределах 0,5-15 мкм, чаще 1-10 мкм.

Второй метод основан на исиользовании иорометрической кривой (кривой распределения нор ио размерам), получаемой с помощью капиллярной установки (см. рис. 10). Если в капиллярной системе