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

от ее кровли - с аргументом функции кривизны, относящимся к сумме насыщений газовой фазой и водой. Разница в плотностях в этом случае снова относится к нефти и газу, а - к поверхностному натяжению нефти на границе с газом. Если принять ту же самую кривую пропитки, то распределение газа и нефти в верхней части переходной зоны явится симметричной инверсией распределения вблизи зоны нефтенасыщения. Промежуточная область зависит от перестановки ролей нефтяной и газовой фаз, как смачивающей фазы, а также от поверхностной геометрии на разделе двух фаз в промежуточном интервале насыщений. Эта область в трехфазных системах имеет еще мало экспериментальных доказательств; поэтому кривая на фиг. 80 была высчитана при допущении полной симметрии в пределах 61% насыщения.

Величина начальных насыщений несмачивающей фазы на фиг. 78 и 80 взята преднамеренно большой, чтобы показать возможность таких распределений. Можно допустить, что в процессе пропитки будет вытеснена вся несмачивающая фаза, а переходные зоны показывают соответственно образование такой фазы при строго нулевом насыщении, что, однако, маловероятно. Первые слои переходных зон образовались в результате процессов абсорбции смачивающей фазы. Отсюда начальные насыщения несмачивающей фазы не должны обязательно возникать от нуля, но могут иметь любую первоначальную величину 2, определяемую кривой пропитки под капиллярным давлением. Необходимо признать, что любые прерывистые несмачивающие фазы, которые остаются в переходных зонах в процессе пропитки, являются термодинамически нестойкими. Растворение и диффузия стремятся к удалению таких включений диспергированных фаз. В окончательном равновесном состоянии существуют лишь непрерывные несмачивающие фазы.

Разрыв на фиг. 80 указывает, что абсолютная толща нефтяной зоны не зависит от капиллярных явлений. Она определяется общим содержанием нефти в пласте, а также средней геометрией

и пористостью пласта.

аспределение переходных зон надо счи-

тать наложенным и объединенным с основной частью области нефтенасыщения, где капиллярные явления в основном ограничены содержанием связанной воды. Если общее нефтесодержа-ние мало, то переходные зоны могут охватывать значительную

Изменение ролей газа и нефти по мере изменения насыщения ими песка, содержащего воду, видно из относительных проницаемостей на фиг. 70 и 71. Необходимо подчеркнуть, что допускавшаяся перестановка ролей газа и нефти как смачивающих фаз чисто условна и принята для того, чтобы избежать непрерывного уменьшения нефтенасыщения у верхнего слоя переходной зоны газ - нефть.

2 Равновесные насыщения несмачивающей фазой в начале переходных зон могут простираться вниз в зону водо- или нефтенасыщения при условии, что вторичное распределение жидкостей и течение нефти или газа, направленное кверху, создадут усадку средней толщи нефтяных или газовых зон.

часть продуктивной зоны, а в отдельных случаях даже заполнить всю «нефтяную зону».

Площадь, насыщенная водой, на фиг. 80 резко ограничена приведением к асимптотическому пределу внутри нефтяной зоны. Это находится в согласии с кривыми зависимости кривизны от насыщения на фиг. 78. Из-за экспериментальных погрешностей кривые измеренного капиллярного давления (фиг. 74-76) не устанавливают возможности снижения непрерывного насыщения смачивающей фазой до асимптотического предела или даже нуля при условии бесконечного повышения капиллярного давления или же развития «неснижаемого» водо-насыщения при конечном значении капиллярного давления. Сложная геометрия поверхностей, занятых смачивающей фазой, с приближением к области «подвешенной» воды затрудняет подробное описание и установление развития насыщения смачивающей фазой в подвешенном состоянии. Насыщение водой в подвешенном состоянии возникает в результате резких нарушений «шнуркового» распределения смачивающей фазы, когда превышено критическое капиллярное давление. Это учтено в кривых на фиг. 78. При высотах, соответствующих большим капиллярным давлениям, гидростатическое равновесие в смачивающей фазе не наступает. Именно поэтому не было заранее сделано оговорки о равновесии давления между газовой фазой в переходной зоне нефть - газ, или в зоне свободного газа, и ее водной фазой.

Многое в приведенном анализе является предположительным. Однако имеется мало причин к сомнению, что величина толщи переходных зон, определяемая таким путем, является по существу правильной. Из уравнения (2) ясно, что высота переходной зоны нефть - газ меньше высоты переходной зоны нефть - вода. Разница в плотностях между нефтью и газом выше, чем между водой и нефтью, а поверхностное натяжение для нефти на границе с газом ниже, чем поверхностное натяжение на разделе воды и нефти. Однако нельзя считать, что численные значения, приведенные на фиг. 80, полностью применимы к естественным пластам. Независимо от различной величины коэффициентов в уравнении (2) для комбинаций пластовой жидкости, отличающихся» от представленных в настоящем примере, основная функция кривизны насыщения меняется с породой коллектора, как это видно из фиг. 74-76.

Нижняя предельная величина насыщения смачивающей фазой, указанная кривыми капиллярного давления, должна представлять естественное содержание связанной воды на заметной высоте от водонасыщенной зоны К С практической точки зрения

Отметим еще никем не объясненные различия, которые наблюдались между «неснижаемым» насыщением или насыщением связанной водой, полученным при вытесняющей среде - воздухе, и водонасыщением, когда для вытеснения воды применялась нефть. Необходимо учесть, что на величину неснлжаемого водонасыщения могут влиять явления гистерезиса и про-

несущественно, рассматривать ли водонасыщение имеющим асимптотический предел или как неснижаемое насыщение, возникшее в результате перехода от шнуркового к подвешенному распределению воды. Благодаря изменению проницаемости в естественных нефтяных пластах нельзя ожидать постоянного или монотонно изменяющегося насыщения связанной водой. За исключением области, непосредственно расположенной над водо-насыщенной зоной, значения водонасыщенности отражают скорее местную капиллярную структуру породы, чем ее местоположение над разделом воды и нефти.

4.10. Динамический эффект капиллярных явлений. В предыдущих разделах капиллярные явления рассматривались с точки зрения статики в условиях равновесия, но они играют известную роль и в динамическом отношении.

Одной из основных динамических сторон капиллярных эффектов является то, что действительные давления в различных подвижных фазах на одном и том же расстоянии вдоль линий тока не одинаковы. Другими словами, давления, связанные с отдельными фазами, не являются тождественными переменными Так, при рассмотрении справедливости закона Дарси для газовой и нефтяной фаз многофазной системы необходимо обобщить уравнение 4.1(1), приведя его к следующему виду:

где Рн и Рг относятся к нефтяной и газовой фазам, но предполагаются заранее не тождественными Можно предположить далее, что прерывность статического давления на разделе двух фаз как функция кривизны поверхности их раздела возникает в динамических условиях так, что

Рг-Рн=Рку (2)

цессы, его вызывающие. «Неснижаемость» насыщения связанной водой поверх переходных зон в естественных пластах проявляется видимой неподвижностью воды в процессе эксплуатации скважин. Эксперименты по определению относительной проницаемости показывают, что в динамических условиях обычно прекращается значительная подвижность СхМачивающей фазы при насыщении выше предела, достигаемого при истощении породы от капиллярного давления. Керны, которые были отобраны при растворе на нефтяной основе, поверх переходной зоны показывают более высокое содержание воды, чем в условиях эксперимента с капиллярным давлением. В предыдущих разделах использовались данные статического типа капиллярного давления только из-за отсутствия данных об естественных пластовых процессах.

Подобное уравнение применимо и к подвижной водной фазе. 2 Это предположение не проверено и может страдать большими погрешностями.