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

неомачивающей фазы в насыщенную породу. Оно показывает максимальный перепад давления, ксторый могут выдержать изолированные пузырыки пли жидкости в отдельных порах, не разбиваясь. Когда пузырьки с повышением среднего насыщения несмачивающей фазой увеличиваются в размере и входят в ооприкосновение с передними и задними перетяжками пор, уравнение (1) еще справедливо. Но при этом уравнивается с ri и Лр соответственно падает.

Таким образом, чтобы вызвать движение несмачивающей фазы, :когда ее насыщение ниже минимума, при котором существует подвижность, необходимо преодолеть низкие значения Ар. Однако даже когда Г2 лишь на 10% больше Г], Ар все еще составляет 1800 дн/см для ri = 0,002 см. Если это падение давления вызвано параллельным течением окружающей жидкой фазы, и длина поры принимается 0,01 см, то соответствующий эквивалентный местный градиент давления будет около 18 ат/м. Такое падение давления по отдельным порам, когда установится течение несмачивающей фазы, не будет определяться просто суммой отдельных слагающих. Тем не менее получающиеся градиенты давления настолько высоки, что нельзя ожидать большой подвижности жидкости при проведении лабораторных опытов или же в пластовых условиях, когда происходит слияние отдельных пузырьков и возникает непрерывное течение, за исключением, быть может, призабойной зоны скважины. Отсутствие подвижности прерывистой несмачивающей фазы можно связать, строго говоря, с градиентом местного давления, фазой течения и абсолютной величиной среднего насыщения. Однако в естественном процессе нефтеотдачи оно все же характеризует с физической стороны течение многофазных жидкостей.

Когда насыщение газом происходит в интервале минимальной величины подвижности, отдельные пузырьки его выходят из своих пор и сливаются с пузырьками в соседних порах. Падение давления, по уравнению (1), необходимое для проталкивания этих больших масс сквозь сжатия, распространяется на несколько iHop, связанных жидкой частицей, что соответствует пониженному градиенту давления. Кроме того, в зависимости от распределения размеров пор и перетяжек в среде, где несмачивающая фаза стала подвижной, возникает постепенная диффузия. По мере увеличения общего насыщения область диффузии распространяется и охватывает все большее количество пор, пока среда в целом не пронизывается проходами для непрерыв-нюго течения несмачивающей фазы. Во время этого процесса проницаемость для несмачивающей фазы возрастает от нуля, быстро увеличивается и становится больше (Проницаемости для омачивающей фазы. Когда насыщение смачивающей фазой переходит в состояние «подвешенной капли» и последняя теряет свою подвижность, ее взаимодействие с течением несмачивающей фазы становится малым. Остатки смачивающей фазы, заключенные в мельчайших порах или почти недоступных уголках некото-

Приближение к 100% относительной проницаемости по мере уменьшения насыщения смачивающей фазой зависит, очевидно, от микрогеометрии порового пространства, количества и характера цементирующего материала и т. д. Можно предположить, что 100% предел относительной проницаемости при нулевом насыщении смачивающей фазой в естественных сцементированных песках достигается с нулевым спадом.

2 Вследствие малой кривизны газовых изоперм на фиг. 71 необходимо получить дальнейшее доказательство их реальности в пористых средах.

рых больших пор, не принимают заметного участия в нормальном течении. Вследствие этого развивается проницаемость для несмачивающей фазы, фактически равная проницаемости для однордной жидкости

Для объяснения характера изменения проницаемости систем, содержащих две несмачивающие фазы, можно использовать те же соображения. Как показывает фиг. 69, смачивающая фаза в таких системах обладает кривой проницаемости, независимой от распределения насыщения между двумя другими и такой, будто в системе существует лишь одна несмачивающая фаза. При наличии отдельных несмачивающих фаз распределение насыщения остающимися двумя влияет на величины проницаемости, как это показывает нелинейность изоперм (кривых равной проницаемости) на фиг. 70 и 71.

Из этих же кривых видно, что пока не будет достигнуто 20% насыщение фазой, сохраняются области с очень низкой проницаемостью, а также наблюдается быстрое нарастание проницаемости до довольно высоких значений, хотя среда содержит еще значительные количества других фаз. Взаимодействие несмачивающих фаз представляет собой новый фактор поведения трехфазных систем. Взаимодействия же смачивающей фазы и отдельных несмачивающих фаз аналогичны взаимодействиям в более простых двухфазных смесях.

Необходимо подчеркнуть, что физическая сущность, на которой основаны кривые «проницаемость - насыщение», описанная здесь, правильна и имеет в основном качественный характер.

Пористые среды представляют собой скопления минеральных частиц, весьма различных по своей геометрии. Поэтому течение несмачивающей фазы возникает постепенно и распространяется от больших пор с соединяющимися проходами к меньшим порам с узкими сжатиями и не является резким переходом из состояния покоя. Подвижность смачивающей фазы с уменьшением насыщения ею прекращается сначала в меньших порах, а также в местах уплотнения и сцементированности породы, а затем переходит на менее сцементированные разности. Когда достигнут предел критического насыщения, прекращение течения не возникает внезапно по всей среде. Наблюдения показали, что несцементированные среднезернистые пески дают почти такие же кривые «проницаемость-насыщение», какие приведены на фиг. 61. Однако изменения механического состава зерен, их формы, цементации, а также изменения поверхностных свойств пластовой

ЖИДКОСТИ могут вызвать существенные изменения характера кривых.

Необходимо отметить, что среднее значение смачиваемости фаз достаточно для определения общей зависимости «проницаемость - насыщение», но их количественная сторона зависит от микрогеометрии и поверхностных свойств породы. Для одной и той же пористой среды кривые «проницаемость - насыщение»

могут и не зависеть от природы смачивающей или несмачивающей жидкости. Однако для несцементированных песков или синтетических образцов песков такая зависимость не имеет большого значения. Так, фиг. 69 показывает, что проницаемость для воды как смачивающей фазы не зависит от распределения насыщения несмачивающей фазы между нефтью и газом. Согласно фиг. 70 кривая про-0 ницаемости для нефти, как смачивающей фазы в несцементированных песках, с газом, как несмачивающей фазой, факти-

f во

% 60

% го I

¥0 60 Водонасыщенность, о/о

Фиг. 72. Относительные проницаемости синтетического песчаника для двухфазной системы, состоящей из минерализованной воды и воздуха, а также минерализованной воды и нефти.

4- и X - проницаемости для минерализованной воды, когда несмачивающая фаза представлена нефтью или воздухом; Д-проницаемость для воздуха; V-проницаемость для нефти.

чески повторяет собой кривую для воды (из фиг. 69). Симметрия кривых проницаемости по газу (фиг.- 71) указывает, что газопроницаемость остается одной и той же вне зависимости от того, взята ли в качестве дополнительной смачивающей фазы нефть или вода.

На фиг. 72 приведены аналогичные результаты для двухфазного течения в искусственном песчанике. Однако образец естественного продуктивного песчаника из пласта Венанго 2, Пенсильвания, показал, что кривые проницаемости для нефти и газа как несмачивающих фаз, совершенно различны при одной и той же смачивающей фазе - буровых водах. Это изменение зависит от характера несмачивающей фазы (фиг. 73). Полученные различия отражают микронеоднородность смачиваемости и поверхностных сил на разделе двух фаз у внутренних твердых поверхностей сцементированных песчаников и особенно алевролитовых песков. Количественное применение данных «проницаемость - насыщение» требует их определения на естественных породах и жидкостях.