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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200

пропускной способности для однофазной или однородной жидкости. Эта физическая абсолютная проницаемость не зависит от природы жидкости, пока последняя не взаимодействует с пористой средой. По отношению к сложной системе пористой среды и насыщающих ее жидкостей пропускная способность среды должна выражаться проницаемостью для отдельных наличных жидких фаз. Ее абсолютные значения можно обозначить как «эффективные» проницаемости. Более удобно их «можно выразить в долях абсолютной проницаемости, т. е. как «относительные» проницаемости. Так, например, если порода с проницаемостью для однородной жидкости 500 миллидарси, содержащая 20% связанной воды, выдает безводную нефть с дебитом, соответствующим проницаемости 400 миллидарси, можно считать, что относительная проницаемость для воды равна нулю, а для нефти 80.%, или что эффективная проницаемость породы для воды равна нулю, а для нефти 400 миллидарси. Если из продуктивной зоны с проницаемостью 500 миллидарси получают свободный irai3 и неь, а проницаемости рассчитаны для /каждой фазы так, будто только одна из них протекает сквозь породу, то при эффективных проницаемостях 200 .миллидарси для таза и 50 миллидарси для нефти относительные проницаемости будут 40% для газа и 10% для нефти.

Можно дать этим явлениям иное физическое объяснение, если принять, что пористая среда имеет как бы «местную» структуру, определяемую распределением насыщения жидкости, наложенную па ее зернистую структуру. Если последняя характеризует 1проницаемость для однородной жидкости, т. е. абсолютную проницаемость, то первая будет определять проницаемости для отдельных фаз гетерогенной жидкости, т. е. эффективные или относительные проницаемости. Отсюда пористой среде можно приписать ряд местных проницаемостей, изменяющихся от точки ж точке, а также во времени, в соответствии с изменениями в местном объемном распределении жидкостей. Если бы распределение жидкостей было постоянным по всей среде, можно !было бы рассматривать все сложные движения жидкостей в породе, как «параллельное» наложение отдельных систем однородных жидкостей с проницаемостями породы для отдельных фаз, пересчитанными из значения абсолютной проницаемости при помощи некоторых inccTOHHHbix коэффициентов. При этом оказывается, что единственное свойство, требующее обобщенной трактовки многофазных систем, - это изменчивость в раапределении фаз по мере продвижения жидкости по ее макроскопическим путям. Тогда местные проницаемости для отдельных фаз становятся переменными, если даже абсолютная проницаемость породы однородна, и их изменения вместе с изменениями в фазовом насыщении 1породы должны определяться одновременно с распределением давления и скоростей в системе.

Отсюда пористая среда в роли носителя гетерогенной или многофазной жидкости характеризуется рядом зависимостей.

представленных кривыми или уравнениями, ме>вду местными проницаемостями среды для отдельных фаз и распределением местного насыщения среды той или иной фазой. Аналитическое значение этих зависимостей «проницаемость-насыщение» заключается в том, что в серию уравнений Дарси вводятся переменные коэффициенты

где индексы н, г, в относятся соответственно к нефти, газу

и воде; v - вектор скорости (объемный расход на единицу общей площади); к - проницаемость; /л - вязкость; р - давление; у - плотность жидкости; g - ускорение силы тяжести; Z - вертикальная координата (направленная книзу). Ключом к поведению систем гетерогенной жидкости является изменение кн, кгу кв с распределением жидкостей.

4.2. Зависимость «проницаемость-насыщение» для двухфазных систем; смеси газ-жидкость. Первоначальное экспериментальное изучение зависимости «проницаемость-насыщение» для двухфазных систем было проведено на бакелитовой трубе длиной 3 м, заполненной рыхлым песком. Были изучены четыре песка с проницаемостью от 17,8 до 262 дарси при прспускании через них воды и СО2. Чтобы сообщить воде некоторую электропроводность, к ней прибавляли NaCl. Измерение электропроводности выполнялось при помощи цилиндрических электродов, расположенных вдоль бакелитовой трубы. На основе предварительных калибровочных экспериментов полученные значения электропроводности переводились в эквивалентные насыщения песка жидкостью. Для изучения области высокого насыщения жидкостью и низких тазовых факторов поступающая вода насыщалась СО2, которая выделялась в песке с падением давления. Для получения более высоких газовых факторов и более низких насыщений жидкостью во входной конец трубы закачивался дополнительно свободный газ СО2. Распределение давления по трубе определялось при помощи пьезометрических колец, расположенных на электродах, присоединенных к манометрам. Из одновременных измерений электропроводности и падения давления на нескольких (восьми) внутренних отрезках трубы и наблюдения

Здесь не учитываются капиллярные давления, связанные с кривизной внутренних поверхностей раздела фаз, которые в свою очередь связаны с насыц;ением жидкостью.

за скоростью течения были вычислены проницаемости для различных фаз в различных сечениях и построена их зависимость от соответствующих насыщений песка жидкостью.

Полученные данные приведены на фиг. 61. Распределение большого количества точек указывает на естественный разброс данных и эквивалентность результатов для песков с различной проницаемостью. Очевидно, полученные средние кривые не

W0 90

Г"

Ипсьтенив жидностью,%

Фиг. 61. Кривые „проницаемость - насыщение" для четырех образцов несцементированных песков к, относятся к жидкой и газовой фазам. Пунктирная кривая дает сумму проницаемостей для газа и жидкости.

дают универсальной количественной характеристики для всех пористых сред и жидкостей. Основные же качественные показа тели, полученные в лаборатории, как-то: 1) быстрое падение проницаемости для жидкости, когда насыщение ею песка уменьшается от 100%, 2) приближение проницаемости к нулю при насыщениях, значительно превышающих нуль, 3) быстрое возрастание проницаемости для газа с уменьшением насыщения породы жидкостью, 4) проницаемость для газа достигает 100% раньше, чем вся жидкость будет полностью удалена из породы,- характерны для всех случаев. Газопроницаемость для газа не возрастает заметно выше нуля до тех пор, пока насыщение жидкостью не падает примерно до 90%. Замена проницаемостей для отдельных фаз относительной проницаемостью, т. е. отношением к величине абсолютной проницаемости (фиг. 61),