Материал: фазовая проницаемости коллекторов нефти

СПБГУАП группа 4736

Из всех способов определения ОФП особое место принадлежит лабораторным методам, поскольку они позволяют проводить прямые определения ОФП на образцах изучаемого пласта-коллектора. Основными из них являются методы стационарной фильтрации и вытеснения, которые широко применяются в нефтепромысловой практике. Общепризнано, что эти методы дают более достоверные результаты, чем расчетные с использованием промысловых данных и др.

Условия подобия в экспериментах

Корректное определение и использование относительных фазовых проницаемостей требуют соблюдения условий подобия процессов,

реализуемых в эксперименте моделируемым натурным процессом.

Из анализа условий подобия при моделировании фильтрации нефти и воды следует, что фазовые проницаемости для нефти и воды в общем случае являются функциями ряда параметров:

где Sв - водонасыщенность;

К - абсолютная проницаемость; m - пористость;

у - поверхностное натяжение;

и - краевой угол смачивания;

ДP - перепад давления на длине z;

мн, мв - динамические вязкости нефти и воды;

Дс - разность плотностей воды и нефти;

Pэф - эффективное давление на скелет породы; h - толщина пласта;

Qн,в-расходы нефти и воды;

Рк - капиллярное давление;

СПБГУАП группа 4736

g - ускорение свободного падения.

Согласно к-теореме (Шенк X., 1972), имея три независимые размерности (длину к, время Т и массу М), можно из перечисленных шестнадцати определяющих параметров выделить тринадцать безразмерных соотношений. Тогда условием подобия натурного и модельного процессов фильтрации нефти и воды будет равенство выделенных безразмерных соотношений для модели и пласта.

В предыдущем разделе рассмотрено влияние различных факторов на ОФП. Сделанные рекомендации по проведению измерений обеспечивают соблюдение условий подобия в экспериментах по большинству критериев.

Однако соблюдение полного подобия по безразмерному соотношению:

в экспериментах невозможно, так как в этом случае длина модели должна быть равна размеру пласта (Эфрос Д.А., 1963). Тем не менее, в

экспериментах по стационарной фильтрации условие (3) может быть соблюдено, если добиваться подобия по отношению к процессу,

происходящему не во всем пласте, а в его элементе, где существуют такие же условия фильтрации. В этом случае результаты экспериментов, проведенных при выбранных режимах, будут соответствовать определенному участку пласта.

В опытах, проводимых в режиме вытеснения, рекомендуется (Эфрос Д.А., 1963) соблюдать приближенное подобие и проводить их при таких режимах, когда процесс становится автомодельным по отношению к указанному критерию. Точное значение скорости вытеснения, при которой наступает область автомодельности по критерию (3), зависит от особенностей изучаемого объекта и в каждом конкретном случае может быть установлено экспериментально на основании опытов, проведенных с

СПБГУАП группа 4736

различными скоростями вытеснения.

Метод стационарной (установившейся) фильтрации

Метод стационарной фильтрации считается наиболее точным среди методов определения ОФП на образцах горных пород. Основным преимуществом этого метода является возможность определения ОФП в условиях, максимально приближенных к пластовым. Метод стационарной фильтрации позволяет получать ОФП во всем диапазоне изменения насыщенности образца, изучать влияние различных факторов на фильтрационные характеристики пород.

Анализ влияния различных факторов на ОФП показывает, что ОФП следует определять на образцах изучаемого пласта-коллектора с использованием пластовых жидкостей, при термобарических условиях,

соответствующих пластовым.

Определение ОФП включает подготовку образца и рабочих жидкостей,

проведение эксперимента и обработку полученных результатов.

Подготовка образца и рабочих жидкостей. Определение ОФП при совместной установившейся фильтрации нефти и воды следует проводить на составных образцах породы, монтируемых из отдельных цилиндрических кернов с ненарушенной структурой. Общая длина составного образца выбирается исходя из условий подобия и должна быть не менее

СПБГУАП группа 4736

где zmin - минимальная длина образца, мм;

К - средняя проницаемость составного образца, мкм2;

m - средняя пористость составного образца, доли единицы;

р1, р2 - критерии подобия Д.А. Эфроса.

Отдельные цилиндрические образцы, высверленные из керна параллельно напластованию (при малой анизотропии пласта допускается высверливать образцы перпендикулярно напластованию) экстрагируются соответствующим образом, чтобы не изменить естественной характеристики смачиваемости и полностью удалить высокомолекулярные углеводороды.

Выбор экстрагента производится индивидуально в каждом конкретном случае. Основным требованием является отсутствие реакции экстрагента с породообразующими минералами и цементирующим веществом. В практике лабораторного изучения коллекторов нефти и газа наибольшее применение находит спиртобензольная смесь в соотношении компонентов 1:3,

допускается использование четырехкомпонентной смеси (бензол - этиловый спирт - хлороформ - четыреххлористый углерод в соотношении 4:1:1:1) и

других растворителей.

Важное значение имеет также температура сушки, которая, как правило, составляет 102…104°С, но для сильноглинистых пород не должна превышать 80°С.

При компоновке составного образца проницаемость отдельных кернов не должна отличаться более чем на 50% от среднего ее значения, а порядок компоновки должен быть таким, чтобы по направлению течения жидкостей каждый последующий образец имел бы меньшую проницаемость. Для обеспечения надежного капиллярного контакта между кернами их торцы тщательно притираются, между ними прокладывается слой фильтровальной бумаги либо слой измельченной породы толщиной не более 0,3 мм.

Составной образец герметизируется с помощью манжеты (рис. 3, а) со специальными боковыми отводами для трубок дифманометра и электродов