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

пластам и в нефтедобыче. При помощи методов, описанных в главе 3, для определения связанной воды были проведены и опубликованы многочисленные измерения капиллярного давления в естественных нефтеносных песчаниках и известняках с насыщением смачивающей жидкостью. На фиг. 74-76 изображены группы кривых, полученных для различных образцов песчаника

W за 10 60 60 70 80 90 10L Водонасыше/iHGornb, /г

Фиг. 75. Кривые капиллярного давления, полученные при помощи воды на образцах доломита, проэкстрагированного в бензоле.

10 10 30 40 50 60 70 80 99 BodoHacbmcHHocintiy

Фиг. 76. Кривые капиллярного лавле-ния, полученные при помощи воды на образцах песчаника, проэкстрагированного в бензоле.

и кавернозного доломитизированного известняка. Цифры, связанные с различными кривыми, указывают на проницаемость образцов в миллидарси. Кривые на фиг. 74-76 обладают некоторыми общими свойствами; они показывают конечные значения капиллярного давления при 100% водонасыщении. Первоначальный подъем капиллярного давления с уменьшением водонасыщении обычно медленный. За пределами области спада насыщения капиллярное давление увеличивается и круто возрастает, приближаясь к вертикальной асимптоте.

Из фиг. 74-76 видно, что если поверхность раздела «вода - воздух» предполагается сферической = g) в уравнении (1), то капиллярное давление в 0,1 ат соответствует радиусу кривизны в 1,4- 10~з см, а 1 ат дает 1,4 • 10" см для радиуса кривизны.

Первоначальный отрезок кривой, соответствующий истощению, должен быть всегда строго горизонтальным, кроме случая, когда образец породы имеет каналы такой протяженности, что они вызывают нулевое равновесное газонасыщение. Если считать, что несмачивающая фаза входит и полностью заполняет поры с непрерывно уменьшающимися размерами при росте капиллярного давления, то зависимость, выражающая распределение размеров пор, пропорциональна обратной величине наклона кривых капиллярного давления.

Изменение капиллярного давления или наклона кривых на фиг. 74-76 в области высокого насыщения жидкостью отражает распределение размеров пор внутри породы. Медленный подъем кривой (образцы в 90 и 218 миллидарси на фиг. 76) указывает, что большая часть пор имеет в основном одинаковые эффективный радиус и геометрию, какие встречаются в чистых песках с хорошо подобранными и круглыми зернами. Довольно быстрый первоначальный рост кривой капиллярного давления на фиг. 64 предполагает постепенное нарастание капиллярного давления в пределах широкого интервала размеров пор. Это можно ожидать для глинистых песков.

Пределы водонасыщения, по всей вероятности, асимптотические, к которым стремятся указанные кривые с ростом капиллярного давления, дают величину неснижаемого водонасыщения. Эти предельные значения рассматриваются как эквиваленты насыщения связанной водой, которые можно найти в образцах пород, взятых из чисто нефтяной зоны.

Капиллярные явления в пористой среде являются мало изученными. Имеющиеся исследования вскрывают ряд усложнений, затемняющих довольно простую картину, описанную выше. Прежде всего следует указать на явления гистерезиса. Форма и непрерывность кривых на фиг. 74-76 объясняются тем, что образцы пород исследовались по методу непрерывной отдачи жидкости. Такой процесс может иметь место при гравитационном дренировании длинного, насыщенного жидкостью столбика породы, установленного вертикально, причем его нижний конец соприкасается со свободной поверхностью жидкости. Для получения такого же результата на коротких кернах можно применить всасывание жидкости нижним концом образца, соприкасающимся с капиллярной мембраной, насыщенной жидкостью.

Процесс вытеснения жидкости можно ускорить, если подвергнуть образец воздействию центробежной силы. Применяя широко распространенный метод определения связанной воды капиллярным вытеснением, можно приложить давление к свободной поверхности образца, опирающегося на капиллярную мембрану, насыщенную жидкостью. При этом можно получить кривые вытеснения капиллярным давлением, которые в основном воспроизводимы и дают хорошо установленные зависимости между кривизной поверхностей на разделе фаз и насыщением.

Если вначале или при любом состоянии частичного насыщения содержание жидкости увеличивается в результате процесса

Кривые вытеснения под капиллярным давлением также подчиняются гистерезису в зависимости от процесса насыщения и исходной точки, но они обычно определяются на кернах, полностью насыщенных смачивающей фазой, и потому являются уникальными и воспроизводимыми.

пропитки, то кривая капиллярного давления обычно не воспроизводит кривой, полученной в процессе вытеснения. На фиг. 75 для образца с проницаемостью 148 миллидарси изображен отдельными треугольниками типичный отрезок кривой капиллярного давления, который начинается при насыщении 42% и заканчивается при 60%. Эти треугольники вместе с верхней кривой дренирования образуют петлю гистерезиса, создающую неясность в зависимости капиллярного давления от насыщения. Явление гистерезиса зависит от образца породы, исходной точки или процесса насыщения образца К Насыщение породы от пропитки жидкостью при нулевом капиллярном давлении не является полным, поэтому нет необходимости в давлении вытеснения для получения процесса дренирования. Это свойство имеет большое значение для развития переходных зон со смешанной жидкостью в естественных нефтяных пластах.

Если несмачивающая и смачивающая фазы непрерывны, то множественные гистерезисные состояния насыщения для постоянных капиллярных давлений находятся в стойком равновесии каждое. Кроме того, имеются состояния метастабильного равновесия, где соответствующие капиллярное давление и насыщение жидкостью не дают систематической зависимости. Они соответствуют отдельным или прерывным концентрациям несмачивающей фазы в виде пузырьков или шариков, которые захвачены и неподвижны. Кривизна и общее насыщение жидкостями определяются величиной и геометрией отдельных пузырьков или шариков и не меняются в результате колебаний капиллярных давлений на разделе фаз; на них влияют лишь процессы растворения и диффузии.

Полностью насыщенная пористая среда не дает возможности внедрения несмачивающей фазы, пока не превышено давление вытеснения. Однако когда насыщение жидкостью падает ниже «равновесного насыщения», то несмачивающая или газовая фаза непрерывна и движется даже под бесконечно малым градиентом давления. При промежуточных насыщениях смачивающей фазы (между величиной равновесия и 100%) газовая фаза является прерывистой и проявляет стремление застрять в порах среды. Однако она все же подвергается вытеснению, если на отдельные пузырьки налагаются достаточные давления, чтобы протолкнуть их сквозь перемычки пор. Такие давления называются давлениями «сдвига», их максимумом является давление вытеснения при 100% насыщении жидкой фазой. Они уменьшаются с увеличением насыщения газом и исчезают у предела равновесных насыщений газом или жидкостью. Фактически этот предел может рассматриваться как насыщение, при котором давление сдвига