4.3 Эффективная и относительная проницаемости

Эффективная проницаемость – это способность пород проводить какой-то определенный из компонентов фильтрую­щихся через нее смесей (газвода, нефтьвода, газнефтьвода). Эффективные проницаемости характеризуются соответствующими коэффициентами для газа (k_n.г), воды (k_np.в) и нефти (k_пр.н), которые являются коэффициентами пропорциональности в уравнениях:

, ,

(4.3)

где Q_г, Q_в и Q_н – расходы отдельных компонентов при фильтрации неоднородной жидкости; р/l – градиент давления; _г, _в, _н – вязкости газа, воды и нефти.

Коэффициенты относительной проницаемости породы соответственно для газа, воды и нефти зависят от объемного соотношения компонентов (газа, нефти, воды) в фильтрующихся смесях, ко­торые определяются величинами k_г, k_в и k_н:

(4.4)

Достаточно хорошо изучены зависимости К_{пр. н(г)} и К_{пр. в} от k_в только для двухкомпонентных смесей вода – нефть и вода – газ. Выполненные исследования показывают сле­дующее.

1. При k_в<2050 %, К_пр.в0 (k_пр.в0). Это объясняют тем, что до водонасыщения 20 % у относительно хорошо отсор­тированных и крупнозернистых пород и до k_в=50 % у их плохо отсортированных и мелкозернистых разностей вода удерживает­ся в мелких и тупиковых порах в местах контактов зерен и не участвует в фильтрации. Неподвижна в этом случае также пле­ночная и микрокапельная вода пород, адсорбированная их твер­дой фазой.

С возрастанием водонасыщения вода начинает фильтровать­ся и k_пр в увеличивается до 7090 % при k_в=9798 %. Таким образом, значение коэффициента водонасыщения, при котором начинается заметная фильтрация воды, зависит от структуры порового пространства пород. Однако оно зависит и от физико-химических свойств фильтрующейся неоднородной жидкости. Щелочная вода способствует отделению пленок нефти от поро­ды, поэтому относительные проницаемости на всем интервале водонасыщения оказываются большими как для нефти, так и для пластовой воды.

2. Значения K_пр.н и К_пр.г близки к нулю при k_в>7590 %. Они возрастают с уменьшением k_в, достигая 70 % (по нефти) и 8797 % (по газу) при k_в=2030 %. Значение относительной проницаемости для нефти и газа определяется также структурой порового пространства и природой водного и неводного ком­понентов неоднородной жидкости.

3. В зависимости от степени водонасыщения возможен двух- и однофазный поток.

4. Расход неоднородной жидкости из двух несмешивающихся компонентов, определяемый суммой коэффициентов эффективных проницаемостей, обычно меньше расхода однородной жидкости, оцениваемого коэффициентом абсолютной проницаемости, а относительная проницаемость изменяется от 0 до 1.

5. При фильтрации через породу газированной воды расход газа достигает значений, близких к расходу однородной жидкости, при значениях k_в<1737 %; для k_в больших, чем указанные значения, расход газа значительно меньше расхода однородной жидкости.

6. Расход нефти через породу достигает значений, близких к расходам однородной жидкости, только при k_в<10 % и значительно меньше для более высоких степеней водонасыщения.

При фильтрации через породу смесей газа, нефти и воды возможен одно-, двух- и трехкомпонентный поток. Область со­четаний значений коэффициентов k_г, k_в и k_н, при которых воз­можен трехкомпонентный поток, весьма ограниченна. При этом: 1) значение коэффициента К_пр.в в основном определяется коэф­фициентом k_в и практически не зависит от соотношения в поро­де нефти и газа; 2) значения К_{пр н} и К_пр.г изменяются в зависи­мости от насыщения порового пространства каждым из компо­нентов неоднородной жидкости; 3) эффективная про­ницаемость для газа при фильтрации трехкомпонентной неодно­родной жидкости намного меньше, чем при фильтрации газиро­ванной жидкости, при одинаковой газонасыщенности породы; 4) при одинаковой степени нефтенасыщения породы эффектив­ная проницаемость для нефти в трехкомпонентном потоке может быть больше и меньше эффективной проницаемости нефти при двухкомпонентном потоке; 5) связанная вода в количестве до 2050 % уменьшает эффективную проницаемость для нефти в меньшей степени, чем то же количество свободной воды.