37 Понятие проницаемости (характеристика и физический принцип измерения)

Проницаемость – площадь всех отверстий, через которые проходят флюиды.

Проницаемостью горных пород называют их способность пропускать жидкость или газ под действием перепада давления. Почти все без исключения осадочные породы обладают прони­цаемостью

Под абсолютной проницаемостью принято понимать прони­цаемость горной породы, которая определена по жидкостям или газам, полностью насыщающим пустотное пространство породы и химически инертным по отношению к ней. Абсолют­ная проницаемость характеризует только свойства самой поро­ды и не должна зависеть от физико-химических свойств филь­трующейся жидкости или газа и от условий фильтрации. Понятие проницаемости (характеристика и физический принцип измерения). Фильтрационная способность – способность движения жидкости в пористой среде. Проницаемостью горных пород называют их способность пропускать жидкость или газ под действием перепада давления. Почти все без исключения осадочные породы обладают прони­цаемостью.

38. 39. 40 41 Физический смысл абсолютной проницаемости и принципы ее определения. Коэффициент проницаемости – физическое свойство нефтегазового пласта. Коэффициенты по газу и нефти различны. И поэтому, чтобы иметь некоторую общность ввели несколько коэффициентов. Под абсолютной проницаемостью принято понимать прони­цаемость горной породы, которая определена по жидкостям или газам, полностью насыщающим пустотное пространство породы и химически инертным по отношению к ней. Абсолют­ная проницаемость характеризует только свойства самой поро­ды и не должна зависеть от физико-химических свойств филь­трующейся жидкости или газа и от условий фильтрации. На практике определяют из закона Дарси, в качестве инертного газа используют азот.

Фазовой (эффективной) проницаемостью называют прони­цаемость горной породы для одной фазы при наличии или дви­жении в поровом пространстве породы многофазной системы. Фазовая проницаемость зависит не только от свойств породы, но и от условий фильтрации, в основном от насыщенности порового пространства той или иной фазой и от характера меж­молекулярного взаимодействия на границах раздела между фазами и на поверхности пор. k_пр.а.  k_пр.ф. v=Q/F, т.е. k_пр=QL/(рF), где F - площадь. [k_пр]=[(м³/с)(Пас)м/((Па)(м²))]=[м²]

относительная проницаемость. Влияние условий фильтрации на проницаемость горной породы характеризует относительная фазовая проницаемость – это отношение фазовой проницаемости к абсолютной Проницаемость горных пород характеризуется коэффициентом проницаемости, который определяется из формулы линейного закона фильтра­ции Дарси. По этому закону скорость фильтрации жидкости в пористой среде прямо пропорциональна перепаду давления и обратно пропорциональна вязкости: Закон Дарси используется для определении как абсолютной, так и фазовой проницаемости горных пород. Он справедлив в широком диапазоне условий и нарушается лишь при высоких скоростях фильтрации.

42 Относи.Тельные фазовые проницаемости пластов, совместное движение несмешивающихся флюидов в пористой среде и области их использования

Р ис. Графики зависимости относительной проницаемости песка для воды и нефти от водонасыщенности.

На рис. приведены экспериментальные зависимости относительной проницаемости песка для воды (k_в) и нефти (k_н) от водонасыщенности пористого пространства. Как видно из рисунка, при водонасыщенности более 20 % фазовая проницаемость породы для нефти резко снижается, хотя и получаем еще безводную нефть в пределах пластовых градиентов давлений. Это объясняется тем, что за счет молекулярно-поверхностных сил вода удерживается в мелких порах и на поверхности зерен песка в виде тонких пленок, тем самым уменьшая площадь сечения фильтрационных каналов. При достижении водонасыщенности 80 % фильтрация нефти прекращается, хотя еще в пласте имеется нефть. Поэтому нельзя допускать преждевременного обводнения скважин, необходимо предупреждать попадание воды в призабойную зону при вскрытии пласта, при проведении ремонтных работ.

45. Относительная фазовая проницаемость при трехфазной фильтрации и ее сопоставление с двухфазной фильтрацией В заштрихованной области могут двигаться все три фазы. Трёхфазное насыщение представляет неблагоприятную обстановку для разработки месторождения. Если в процессе фильтрации выделяется третья фаза, то она мешает первым двум фазам двигаться по поровому пространству, вследствие чего ухудшается фазовая проницаемость. Поэтому не рекомендуется при разработке нефтяных месторождений достигать давлений, при которых из нефти начинает выделяться газ, а при разработке газовых месторождений достигать давлений, при которых из газа начинает выделяться газоконденсат.

н 100%

в 100% г 100%

Способы определения.

1. разрушение породы (теряется структура);

2. шлиф;

3. используя породу как адсорбент, можно исследовать площадь адсорбции.

S_тв=Q/(m); =310^-7¼1710^-7 гэкв/м²,

где Q- количество адсорбируемого вещества; - количество вещества в монослое: m- масса вещества.

47. Связь проницаемости с пористостью и кривой капиллярного давления, уравнение У.Пурсела.Используя капиллярную модель пористой среды, получим формулу Пурселла:

k_пр=(k_п(соs)²/8)₀^dS_в/Р_к²(S),

где  - коэффициент, показывающий каким образом реальная пористая среда отличается от модели – литологический коэффициент. Будай разбил подход на: зависимость функции относительной фазовой проницаемости от капиллярного давления; зависимость функции фазовой проницаемости от насыщенности воды. В результате функция приняла следующий вид:

f(S)=(S_в – S_)/(1 – S_)(₀^SвdS/Р_к²)/₀¹dS/Р_к²(S).

Все характеристики можно получить экспериментальным путём.

f_н,г=(1 – (S – S­_)/(S* - S_))²(_S¹dS/Р_к²)/₀¹dS/Р_к²(S)

49. Понятие удельной поверхности, разновидности удельной поверхности, их связь для различных горных пород Удельной поверхностью породы называется величина суммарной поверхности частиц, приходящейся на единицу объема образца. Вследствие небольших размеров отдельных зерен и большой плотности их упаковки общая площадь поверхностей порового пространства горной породы достигает огромных размеров. Подсчитано, что поверхность зерен правильной сферической формы размером 0,2 мм, содержащихся в 1 м3 однородного песка, составляет около 20276 м2.

От величины удельной поверхности нефтеносных пород зависят их проницаемость, содержание остаточной воды, адсорбционная способность и т. д. Если пористая среда имеет большую удельную поверхность, то число поверхностных молекул жидкости возрастает и становится сравнивым с числом объемных молекул. Поэтому поверхностно-молекулярные явления в малопроницаемой породе могут оказать более существенное влияние на процесс фильтрации жидкости, чем в высокопроницаемых породах.

Удельную площадь поверхности фильтрации нефтесодержащих пород с достаточной точностью можно подсчитать по приближенной формуле:

(1.7)

где Sуд – удельная поверхность породы, м2/м3; m – пористость, доли единицы; k – проницаемость, м2.

Удельная поверхность нефтесодержащих пород нефтяных месторождений, имеющих промышленное значение, колеблется в широких пределах – от 40000 до 230000 м2/м3. Породы, имеющие удельную поверхность более 230000 м2/м3, проницаемы или слабопроницаемы. Они представлены глинами, глинистыми песками, глинистыми сланцами и т.п. Чем больше удельная поверхность, тем сильнее твердая фаза влияет на движение жидкости и газа. Сужается диапазон фазовой проницаемости.