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

То же следует отметить и в отношении влияния пристенных слоев на проницаемость пористой среды для жидкостей и газов. Как отмечалось выше, толш;ина пристенного слоя жидкости составляет сотые доли микрометра. Поэтому влияние его на фильтрацию жидкостей и газов в пористой среде с размером пор больше 1 мкм, как показывают расчеты, одинаково. Следовательно, и проницаемость пористой среды для жидкости и газа в этом случае должна быть одинаковой. Различие проницаемости пористой среды для газа и жидкости возможно только в породах с размером пор меньше 1 мкм.

Суш;ественное влияние на величину эффективной проницаемости оказывает характер движения жидкостей и газов в пористой среде. Если через пористую среду прокачивать газированную жидкость или смесь двух несмешиваюпцихся жидкостей или, наконец, то и другое вместе, то оказывается, что проницаемость пористой среды для многофазных систем получается ниже, чем для однофазных, причем эффективная проницаемость каждого компонента, входяш;его в смесь, так же как и для смеси в целом, зависит от объемного соотношения в ней компонентов. Более подробно физическая суш;ность этого явления изложена при рассмотрении относительной проницаемости.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ

При движении многофазных систем через пористую среду относительную ее проницаемость для каждого компонента, входяш;его в смесь, можно представить в следуюш;ем виде:

где к - абсолютная проницаемость пористой среды; к, к и к - проницаемость пористой среды соответственно для воды, нефти и газа при движении многофазной системы; к, к и к - относительные проницаемости для воды, нефти и газа.

Для определения значений эффективной проницаемости к, к и /Ср при движении многофазных систем пользуются [265] следуюш;ими формулами:

п -hi. AL

<?н =

кгР Ар

~~"дГ

(173)

где QsiQaQr - расход соответственно воды, нефти и газа (средний), см/с; [Хв, [Xjj и - абсолютные вязкости соответственно воды,

нефти и газа, сП; F - плош;адь фильтрации, см; - градиент

давления, (кгс/см)/см.

На рис. 35 представлены кривые зависимости относительной проницаемости от водонасып];енности пористой среды при движении через нее газа, построенные по экспериментальным данным Викова

ii Ботсета. Одновременно с кривыми относительной проницаемости на рис. 35 приведена суммарная кривая относительной проницаемости пористой среды для газа и воды вместе (пунктирная линия).

На рис. 36 приведены аналогичные кривые относительных проницаемостей при движении газированной жидкости через несцементированный песок, песчаник и известняк. На осях ординат отложены значения относительной проницаемости для газа и жидкости, а на оси абсцисс - насыщенность пористой среды жидкостью.

20 40 ВО 80 Водотсьтеншть, %

Рис. 35. Зависимость относительной проницаемости породы для газа от водонасып1енности

I 60

О; I

I ZD 1 I

О 40 60 80

Насыщенность пор жидкой сразой, %.

Рис. 36. Зависимость относительной проницаемости различных пород для газа и углеводородной жидкости ог водонасыщенности:

1, 1а - Несцементированные пески; 2, 2а - песчаники; S, Sa - известняки

Из графиков ВИДНО, что относительная проницаемость пористой среды при движении газированной жидкости всегда меньше единицы, а эффективная проницаемость меньше абсолютной и зависит от объемного соотношения компонентов, входящих в двухфазную систему. При этом, как видно из рис. 35, наименьшее значение относительной проницаемости пористой среды для газированной жидкости получается при соотношении движущихся объемов фаз системы, равном единице. Величина неподвижного объема жидкости в пористой среде в данном случае значения не пмеет.

Наименьшая относительная проницаемость пористой среды для двухфазной системы соответствует точке пересечения кривых относительной проницаемости для каждой фазы отдельно. Так, из рис. 35 следует, что количество неподвижной жидкости в пористой среде составляет около 30%, а количество неподвижного газа - около 10%. Следовательно, суммарный движущийся объем жидкости и газа составляет 60% от объема пор. Причем, как видно из кривых, наименьшая относительная проницаемость для движущейся смеси соответствует содержанию в ней 30% газа и 30% жидкости. При этом относительная проницаемость пористой среды для газированной жидкости составляет около 32%. При изменении соотношения

100%

100/.

Рис. 37. Кривые отао-сительной проницаемости при послойном движении жидкости и газа в пористой среде

объемов фаз, движущихся в ту или иную сторону, относительная проницаемость для двухфазной системы возрастает.

В связи с изложенным следует отметить, что количество неподвижной жидкости и газа в пористой среде зависит от ее стрбения и до некоторой степени от ее проницаемости. Чем меньше проницаемость пористой среды, тем большие количества неподвижных жидкости и газа содержатся в ней. Поэтому и точка пересечения кривых относительной проницаемости для отдельных фаз располагается в зависимости от величины неподвижного объема фаз, приближаясь к оси ординат или удаляясь от нее. В качестве примера могут служить кривые, изображенные на рис. 36.

На рис. 36 видно, что точки пересечения кривых относительной проницаемости для различных пород имеют также различные ординаты, что обусловливается размером поровых каналов в пористой среде, а следовательно, и ее проницаемобтью. Чем меньше размер поровых каналов и меньше проницаемость, тем Меньше должна быть относительная проницаемость пористой среды для двухфазной системы.

Скорость фильтрации двухфазной системы в пористой среде, содержащей поры малого размера, должна быть меньше, чем в пористой среде с порами большого размера не только потому, что она зависит определенным образом от поперечного сечения пор, но и потому, что толщина пристенных слоев в капиллярах малого сечения меньше, чем в капиллярах большого сечения [60, 161].

Если бы жидкость и газ двигались в пористой среде раздельно и параллельно друг другу, то кривые относительной проницаемости изобразились бы взаимно пересекающимися прямыми, как это показано на рис. 37. Каждая из этих прямых может пересекать ось ординат и параллельную ей сторону квадрата в точках, соответствующих относительной проницаемости пористой среды для каждого компонента при его однофазном течении. Такое положение будет существовать в тех случаях, когда эффективная проницаемость пористой среды для данной жидкости или газа не совпадает с абсолютной проницаемостью и с эффективной проницаемостью для другой жидкости и газа. При совпадении эффективных проницаемостей обеих жидкостей с абсолютной проницаемостью указанные кривые будут представлять собой диагонали квадрата.

Из изложенного следует, что относительная проницаемость пористой среды, а следовательно, и эффективная проницаемость ее для газированной жидкости зависят от соотношения движущихся объемов жидкости и газа, от размера поровых каналов и, следовательно, в известной мере и от проницаемости пористой среды. При этом относительная проницаемость не зависит от вязкости жидкости и газа.

Что же касается капиллярных сил, то они обусловливают объем неподвижной части фаз и толщину пристенного слоя, которая, как