3.1.2. Исследование процессов вытеснения нефти на моделях продуктивного пласта с использованием искусственных и естественных кернов

Для исследования процессов вытеснения нефти с использо­ванием пористых кернов описанная в разделе 3.1.1

56

6 7

L я

12

-

11

-

10

Рис 3.1.10. Схема лабораторной установки для исследования на кернах процесса вытеснения нефти водой при воздейст­вии упругими колебаниями:

1 — баллон с азотом; 2,3 — мерники; 4 — самопишущий прибор; 5 — дифманометр; 6,7 — разделительные колонки; 8 — насос постоянно­го расхода; 9 — информационно-измерительная система; 10 — частотомер; 11 — задающий генератор электромагнитных колебаний; 12 — трансляционный усилитель; 13 — вибродатчик; 14 — излучатель упругих колебаний; 15 — кернодержатель; 16 — пластины согласования волновых сопротивлений; 17,18,19 — датчики параметров упругих колебаний; 20 — грунтовой

акустический поглотитель; 21 — буферная колонка; В — вода; Н — нефть; М — масло

57

лабораторная установка была дополнена специальным керно-держателем и элементами, обеспечивающими возможность проведения исследований при высоких рабочих давлениях.

Схема экспериментальной установки представлена на рис. 3.1.10. Кернодержатель 15 с установленным на его торце из­лучателем упругих колебаний 14 закреплен к бетонному фундаменту - акустическому волновому поглотителю 20 че­рез систему согласующих шайб 16. Для возбуждения пьезо-керамического излучателя служит звуковой генератор ГЗ-109 с усилителем мощности 12 типа ТУ-600, контроль частоты ведется по частотомеру 10 типа Ф5035.

С помощью плунжерного насоса постоянного расхода 8 за­дается необходимый расход жидкости из напорных раздели­тельных колонок б и 7. Выходящие из исследуемых кернов жидкости собираются в буферной колонке 21, а контроль со­отношения фаз нефти и воды осуществляется с помощью мер­ников соответственно 3 и 2. Перепад давления регистрируется с помощью дифманометра 5 типа "Сапфир-22Д" с самописцем 4 типа КСУ-2. Статическое давление в модели пласта задается с помощью баллона с азотом 1. Для контроля и регистрации параметров упругих колебаний служат датчики колебаний 19, 17 и 18, а также вибродатчик 13. Поступающие с них сигналы регистрируются с помощью информационно-измерительной системы 9 типа К200/9.

Для обжима пористого керна использовали сплав Вуда, по­сле сборки через предусмотренные в стенке кернодержателя отверстия с резьбой в кернах высверливали каналы для уста­новки микродатчиков колебаний. Конструкция крышек керно­держателя позволяет фиксировать пористую среду между входными и выходными согласующими пластинами, которые "просветляют" акустические границы различия волновых со­противлений пористой среды, сплава Вуда и материала керно­держателя. Кернодержатель был рассчитан на рабочее давле­ние до 15 МПа.

Для определения коэффициентов вытеснения нефти без воздействия и при наложении поля колебаний использовали общепринятую методику (ОСТ 39-195-86).

Модели пласта с искусственными кернами

При исследовании процесса довытеснения нефти водой ис­пользовали искусственный керн, изготовленный в НИИСтрой-

64

керамике. Проницаемость керна по воздуху 0,1 мкм², порис­тость 31 %. В качестве модели нефти использовали смесь вазе­линового масла с керосином вязкостью 3,42 мПа-с и плотностью 804 кг/м³. Пористую среду предварительно насыщали под ва­куумом дистиллированной водой и осуществляли ее фильтра­цию под давлением 2,0 МПа. Далее воду вытесняли моделью нефти. Остаточная связанная вода составила 26,2 % от объема пор. После фильтрования трех объемов пор модель выдержи­вали в течение 2 сут до завершения процессов адсорбции, за­тем через пористую среду фильтровали еще три объема пор нефти. На приготовленной таким образом модели пласта про­изводили вытеснение модели нефти водой при среднем гради­енте давления 0,1 МПа/м, скорости фильтрации 75 м/год. По­сле прокачки трех объемов пор воды и прекращения вытесне­ния нефти коэффициент нефтевытеснения составил 50 %.

Затем без прекращения процесса фильтрации произвели воздействие упругими колебаниями с частотой 60 Гц и пара­метрами £ = 2,0 м/с², ^=16 мкм (интенсивность J =

= 46 Вт/м²). При этом наблюдалось дополнительное вытесне­ние нефти из пористой среды. После прокачки двух объемов пор F_nop и прекращения процесса довытеснения нефти коэф-

50 40 30 20 10

о о

._О.о-о— о—оо-о'

Включение излучателя

i i

О

пор

Рис 3.1.11. Динамика вытеснения нефти водой из искусственного керна. Про­ницаемость керна по воздуху к = 0,1 мкм², пористость т = 31 %

65

фициент вытеснения т_н возрос до 58,5 %. Полученная в ходе опытов кривая изменения коэффициента вытеснения нефти представлена на рис. 3.1.11.

Модели пласта с естественными кернами

Для проведения опытов использовали модель пласта, со­ставленную из пакета естественных кернов Лазаревского ме­сторождения АО "Урайнефтегаз" скв. 10134, интервал отбора 2078-2082 м. Керны были отшлифованы, подогнаны друг к другу торцами и склеены по окружностям торцов клеем, при­готовленным на основе жидкого стекла с добавлением талька. Проницаемость данной модели по воздуху составила 0,030 мкм², пористость 17,1 %. Расчетный средний диаметр поровых каналов d = 6,7 мкм. В качестве модели нефти использовали смесь керосина и вазелинового масла с добавлением нефти Мордово-Кармальского битумного месторождения АО "Тат­нефть". Вязкость модели нефти равнялась 3,42 мПа-с, плот­ность 804 кг/м³.

Пористую модель предварительно насыщали под вакуумом дистиллированной водой, затем осуществляли ее фильтрацию под давлением 1,8 МПа. Далее воду вытесняли нефтью до пре­кращения выхода следов воды. Остаточная водонасыщенность составила 33 % объема пор. Пористую модель выдерживали в течение 2 сут до завершения адсорбционых явлений, далее че­рез нее фильтровали нефть в объеме, равном тройному объему пор.

На подготовленной подобным образом модели проводили фильтрационное вытеснение нефти водой при скорости фильтрации 56 м/год. В момент прорыва воды коэффициент нефтевытеснения т_н составил 40 %, а при дальнейшей фильт­рации его увеличения не произошло.

Без прекращения фильтрации включением излучателя уп­ругих колебаний произвели воздействие с параметрами

4 = 1,2 м/с², Ь, = 1,5 мкм (интенсивность J= 1,46 Вт/м²).

При этом происходило дополнительное вытеснение нефти из пористой среды керна, после прохождения двух поровых объ­емов воды через керн коэффициент вытеснения возрос до 46

66

о о-

-о-о-

Включение излучателя

20

10

пор

Рис. 3.1.12. Динамика вытеснения нефти водой из нефтенасыщенного естественно­го керна. Проницаемость керна по воздуху Аг = 0,03 мк-м², пористость

т = 17,1 %

Кривая изменения коэффициента вытеснения нефти пред­ставлена на рис. 3.1.12.