35. Моделирование процессов разработки

Модель процесса разработки месторождения - эта схема о процессе извлечения нефти из недр, о характере совместного движения флюидов в пласте. Основная задача инженера-разработчика – правильное понимание законов, и механизмов движения пластовых жидкостей и особенностей взаимного вытеснения при различных системах расстановки скважин и закачке вытесняющих агентов. Изучать движение нефти и воды в про­цессе разработки пластов можно 2мя способами:

1. непосредственно в промысло­вых условиях.

2. путем моделирования изучае­мого процесса. Модель – это образ объекта исследования. Моделиро­вание – метод исследования объ­екта.

В чем необходимость моделирования:

1. объект исследо­вания не доступен непосредст­венному изу­чению;

2. объект очень сложный, много факторов;

3. нельзя проводить один и тот же экс­перимент повторно.

Примерные цели моделирования в РНМ

• Как нужно разрабатывать и эксплуатиро­вать месторождение, чтобы обеспечить рацио­нальную добычу нефти и газа?

• Какие МУНП необходимо применить?

• Как расставить и т.п.

Требования к модели: модель и объекта исследования должны совпа­дать по выбранным характеристикам; модель проще и доступнее объекта. модель должна быть практичной и удобной для исследования.

Основные этапы моделирования: определение цели моделирования; предварительное изучение объекта; построение модели; моделирование; сравнение результатов моделирова­ния с фактическими данными; совершенствование и уточнение мо­дели.

Модели для исследования фильтрации пла­стовых жидкостей могут быть разделены на типы: естественные физи­ческие модели; аналоговые модели; математические; графические и тек­стовые модели (чертежи, схемы, карты, графики, диаграммы, тексто­вые документы).

36. Смачиваемость горных пород и влияние на распределение флюидов в поровом пространстве. Кин. Факторы, влияющие на кин

Смачиваемость – характеризует стремление жидкости распространяться по твердой поверхности или прилипать к ней в присутствии других несмешивающихся жидкостей. Рассмотрим пример системы вода-нефть-порода. (рис.1.). Поверхностные силы связаны уравнением вида

(5)

где σ_нп – сила поверхностного натяжения раздела нефть-порода; σ_вп – тоже - раздела нефть-вода; σ_нв - сила межфазного натяжения; θ_с – краевой угол смачивания, характеризующий смачиваемость.

Если θ_с < 90⁰, то порода лучше смачивается водой и называется гидрофильной. Если θ_с > 90⁰, то порода лучше смачивается нефтью и называется гидрофобной.

Породы нефтенасыщенных пластов в начале были гидрофильными. Встречаются как гидрофильные, так и гидрофобные пласты. Природа смачиваемости пласта обусловлена наличием или отсутствием в нефти полярных компонентов (асфальтенов, поверхностно-активных веществ). Полярные компоненты адсорбируются на поверхности зерен горных пород и порода становится гидрофобной. Методы определения смачиваемости горных пород: - измерение краевого угла смачивания; - метод впитывания-вытеснения.

Распределение флюидов в паровом пространстве. Первые исследования распределения флюидов в поровом пространстве и его изменения в процессе заводнения провели в 1949-1950 г.г. на модели пласта в университете Оклахома.

Исследования показали, что

1. в поровых каналах вода и нефть движутся каждая по своей системе связанных каналов.

2. эти каналы ограничены как поверхностями раздела нефти и вода, так и поверхностями раздела жидкость – твердое тело. Каналы, по которым движется нефть или вода, беспорядочно извиваются в пористой среде, диаметры их вдоль канала в каждый момент времени то увеличиваются, то сужаются.

Гидрофильная Гидрофобная Избирательно- смоченная

В процессе вытеснения нефти водой меняется геометрия каналов потока: с ростом водонасыщенности наблюдается увеличение количества водопроводящих каналов и сокращение количества нефтепроводящих каналов. Потоки ламинарные.

1. При вытеснении воды нефтью из гидрофильного пласта в конце процесса вода остается в виде тонких пленок на поверхности зернь породы.

2. Вытеснение нефти водой из гидрофильного пласта. В начале опыта связанная вода находится в виде пленки на поверхности зернь. В конце опыта остаточная нефть находится в виде изолированных глобул, которые не контактирует с поверхностью зернь породы.

3. Вытеснение нефти водой из гидрофобного пласта. Вытеснение нефти начинается с крупных пор. В конце опыта остаточная нефть находится в узких каналах, а так же в виде пленок на поверхности зернь, образующих большие каналы, заполненные водой.

Характер распределения фаз в поровом пространстве зависит не только насыщенности этой фазы, но также и от характера изменения насыщенности. При впитывании (заводнение гидрофильного пласта) насыщенность смачивающей фазы во времени растет. При дренировании (заводнение гидрофобного пласта) насыщенность смачивающей фазы уменьшается. Различия в свойствах горных пород, зависящих от направления изменения насыщенности, называется гистерезисом.