21.Вытеснение нефти водой из пористой среды, капиллярная пропитка.

Вытеснение нефти водой из пористой среды. Широкое распространение методов заводнения сделало вытеснение нефти водой из пластов основным процессом разработки нефтяных месторождений.

Поршневое вытеснение. Согласно этой схеме вытеснение нефти водой из пористой среды представляется происходящим наподобие тому, как вода, подаваемая снизу в вертикально поставленную трубу, замещает находившуюся там ранее более легкую жидкость. Опытные данные по разработке нефтяных месторождений показали, что вытеснение нефти водой даже из однородных пористых сред является неполным. Тем более неполным оказывается вытеснение нефти водой из реальных неоднородных пластов.

При изучении совместного движения воды и нефти, нужно знать закон совместного движения – закон фильтрации неоднородных жидкостей. В этом случае выполняется основное положение Дарси о линейной связи скорости фильтрации и градиента давления.При наличии в пористой среде не смешивающихся жидкостей, давления в различных жидкостях также различны и под градиентом давления следует понимать градиент давления в соответствующей жидкости.

1 схема: процесса фильтрации двух несмешивающихся жидкостей, давление в фазах предполагается одинаковым, а проницаемость различной. Согласно этой схеме скорости фильтрации каждой жидкости пропорциональны соответствующим коэффициентам фазовых проницаемостей и обратно пропорциональны их вязкостям.

2 схема:в закон движения фаз вводятся два давления – давление в нефти р_ц и давление в воде р_у. Принимается, что порода является гидрофильной и разность между давлением в нефти и воде равна капиллярному давлению.

КАПИЛЛЯРНАЯ ПРОПИТКА ПЛАСТА— процесс самопроизвольного вытеснения жидкости или газа из пористой среды другой несмешивающейся жидкостью под действием капиллярных сил. Играет существенную роль при вытеснении нефти и газа из неоднородных пористых и трещиновато-пористых коллекторов. Основные факторы, определяющие капиллярную пропитку пласта: литологический состав и петрофизические характеристики породы, а также физико-химические характеристики жидкостей в пластовых условиях.

Различают противоточную капиллярную пропитку пласта, при которой направление фильтрации вытесняемой и вытесняющей жидкости совпадают, и прямоточно-противоточную, когда наряду с основным направлением фильтрации имеет место и противоположно направленное движение вытесняемой из пористой среды жидкости (газа).

22.Движение жидкости в трещиновато пористых пластах, вытеснение нефти водой.

В тех случаях, когда пористый коллектор нефти является гидрофильным, при контакте воды с этим коллектором происходит капиллярная пропитка. Если пористые блоки хорошо смачиваются водой, то при закачке в трещиновато-пористый пласт воды она вытесняет нефть из трещин, а из блоков породы в трещины поступает нефть вытесненная водой при капиллярной пропитке. Процесс капиллярной пропитки происходит медленнее, чем прямоточной.

Экспериментальные данные показывают, что скорость капиллярного впитывания воды (расход воды, впитывающейся в породу в единицу времени), равна расходу нефти, выходящей из породы. Будем предполагать, исходя из чисто практических соображений, что процесс капиллярной пропитки не продолжается бесконечно долго.

При закачке воды в трещиновато-пористый пласт процессом капиллярной пропитки охватываются не одновременно все блоки пласта.

Многие пласты, сложенные песчаниками и известняками подвергают заводнению, и во многих случаях оно проходит успешно — резкого обводнения скважин не происходит. Это указывает на то, что размер зоны капиллярной пропитки в таких пластах мал по сравнению с расстояниями между скважинами и с размером залежи в целом, и поэтому при узкой зоне капиллярной пропитки заводнение трещиновато-пористого пласта будет мало отличаться от «поршневого» вытеснения. Если же размер зоны капиллярного впитывания велик и превышает принятые на месторождении расстояния между скважинами или размер залежи, то вскоре в процессе заводнения будет наблюдаться сильное обводнение скважин. В таких случаях можно говорить, что заводнение пласта оказалось неэффективным.

Конечно, в реальных пластах вытеснение нефти водой из блоков происходит не только за счет противоточной капиллярной пропитки, но и под действием градиентов давления в трещинах.

Для описания вытеснения нефти водой из трещиновато-пористого пласта необходимо также знать распределение насыщенности в самих трещинах.

Исследования фактической разработки пластов показывают, что скорость капиллярной пропитки пород, являющаяся сама по себе невысокой, может еще существенно снижаться из-за наличия прослоев очень малой проницаемости на контакте между пропластками или из-за ухудшения проницаемости на поверхности пористых блоков в трещиновато-пористых пластах. В этом случае, естественно, размер зоны капиллярной пропитки может существенно превышать размеры залежи, так что вскоре после начала заводнения вся площадь залежи будет обводнена, что, в конечном счете, приведет к добыче вместе с нефтью больших количеств воды.

Для ускорения капиллярной пропитки блоков и литологических неоднородностей может быть применен упруго-капиллярный циклический способ добычи нефти. Практическое осуществление этого способа заключается в периодическом изменении давления или расхода жидкости на границах пласта, приводящем к периодическому изменению этих параметров на контакте высокопроницаемых и низко проницаемых объектов пласта (прослоев, линз, блоков и т. д.). Во время цикла повышения давления нефть, находящаяся в пористых блоках, линзах или прослоях, сжимается и в них входит вода. При цикле же понижения давления содержимое пласта (нефть и вода) расширяется, но вода удерживается капиллярными силами в тех неоднородностях, в которые она проникла, а нефть выходит из них.