фазовая проницаемости коллекторов нефти

СПБГУАП группа 4736

поддержание пластовой температуры с точностью до +1°С. Для поддержания температуры применяются также системы электроподогрева и жидкостные термостаты (особенно при пластовых температурах более 75 ˚С).

Перепад давления измеряется высокоточными дифференциальными манометрами (ДМ), практически не имеющими «мертвых' объемов и исключающими отток жидкости из образца в систему дифманометра.

Для определения водонасыщенности образца наибольшее распространение получил 4-электродный электрометрический метод, причем в качестве электродов удобно использовать соединительные трубки,

которыми оборудован образец. В этом случае во избежание утечек тока на гидравлических коммуникациях ставятся электрические изоляторы. Более надежное измерение тока на рабочем участке образца обеспечивается применением измерительной электромагнитной катушки, внутрь которой помещаются образец и калибровочный проводник (рис. 5). Этот способ,

разработанный В.В. Покровским (1974 г.), позволяет определять значение тока на рабочем участке по величине электромагнитного поля, наводимого в катушке, представляющей собой ферритовое кольцо с обмоткой (ИК).

Предварительно проводится калибровка с помощью специального проводника (КП), через который подается ток различной величины.

Использование катушки позволяет измерять ток на рабочем участке даже при наличии шунтирующих утечек тока по гидравлическим соединениям.

Метод вытеснения

Другим способом определения фазовых проницаемостей на образцах керна является расчет значений ОФП по данным метода вытеснения (Эфрос Д.А., 1956; Джонсон Е.П., 1959), существенным преимуществом которого (по сравнению с методом стационарной фильтрации) является быстрота проведения опыта.

В основе расчетов лежит уравнение Баклея - Леверетта, описывающее процесс вытеснения нефти водой. При этом скорость вытеснения должна быть достаточно высокой (для подавления влияния капиллярных сил) и

СПБГУАП группа 4736

постоянной во всех сечениях модели. Это означает, что вытеснение должно проводиться при больших градиентах давления, а фазы должны быть несмешивающимися.

Разработан также аналитический метод расчета ОФП на основе экспериментов, проводимых при низких скоростях вытеснения и учитывающих изменение капиллярного давления при изменении насыщенности. Использование такого подхода для оценки ОФП дополнительно требует определения функции капиллярного давления для изучаемых образцов, что в целом усложняет методику.

Требования к подготовке образцов и принципиальная схема установки для проведения опытов практически остаются те же, что и для метода стационарной фильтрации.

Процедура проведения опыта по вытеснению заключается в следующем. Из нефтенасыщенного образца, содержащего остаточную воду,

нефть вытесняется водой. При этом в процессе вытеснения регистрируют во времени расход нагнетаемой воды q(t), объем вытесненной нефти Vн(t) и

воды Vв(t) во времени и перепад давления на образце ДP(t). На основании замеренных параметров по следующим соотношениям рассчитываются фазовые проницаемости и соответствующие им насыщенности. Для заданного момента времени ti с начала вытеснения вычисляют:

среднюю водонасыщенность образца (доли единицы):

где Sво - начальная остаточная водонасыщенность, доли единицы;

VH - объем вытесненной нефти, см3;

F - площадь поперечного сечения образца, см2; z - длина образца, см;

m - пористость, доли единицы;

СПБГУАП группа 4736

объем закачанной воды в объемах пор:

параметр течения:

где мн - вязкость нефти, мПа·с;

Кнво - проницаемость по нефти при остаточной водонасыщенности,

мкм2 (замеряется при создании остаточной водонасыщенности в процессе подготовки опыта);

значения производных:

- относительную проницаемость по нефти:

относительную проницаемость по воде:

СПБГУАП группа 4736

определяет величину насыщенности на выходном сёчении образца для данного объема закачки. Вертикальный отрезок АВ (рис. 6), образуемый точкой касания и горизонтальной линией, определяет величину второго слагаемого в уравнении (14).

Строя таким образом касательные к зависимости можно определить насыщенность выходного сечения образца для различных объемов закачки.

Следует отметить, что до момента прорыва воды зависимость прямолинейна, и все касательные будут отсекать на оси ординат значение насыщенности выходного сечения образца, равное начальной неснижаемой водонасыщенности .

Поскольку доля нефти в выходном потоке будет определяться наклоном касательной к построенной кривой (рис. 6), то для каждого закачанного объема воды можно вычислить:

Тогда соответственно доля воды:

Еще одним параметром, который необходим для определения относительной проницаемости, является эффективная вязкость выходного сечения образца. Для ее вычисления находят значение средней эффективной вязкости из соотношения:

СПБГУАП группа 4736

СПБГУАП группа 4736

где - соответственно вязкость, перепад давления и расход воды в опыте при определении абсолютной проницаемости образца.

По рассчитанным значениям средней эффективной вязкости воды и закачанным объемам воды в долях объема пор строится график зависимости

Как и при определении насыщенности выходного сечения образца,

проводятся касательные к кривой зависимости для заданных объемов закачки (рис. 7). Тогда точка пересечения касательной с осью ординат будет определять значение искомой эффективной вязкости согласно соотношению:

Также следует отметить, что эффективная вязкость на выходном сечении образца не изменяется до момента прорыва воды и остается равной начальному значению средней эффективной вязкости.

Таким образом, для заданных объемов закачки и определенных значений можно рассчитать относительные проницаемости по формулам:

Относительные проницаемости, определенные графическим методом,

соответствуют фазовым проницаемостям, отнесенным к проницаемости для воды при 100%-м водонасыщении.

Как уже отмечалось, относительные проницаемости, вычисленные по

СПБГУАП группа 4736

данным вытеснения, охватывают не весь диапазон изменения насыщенности,

а только его часть, соответствующую изменению водонасыщенности с момента прорыва воды до значения . Это ограничивает применение данного метода определения ОФП. В какой-то мере преодолеть это ограничение можно, если, например, в экспериментах использовать вязкие модели нефти и тем самым расширить диапазон изменения насыщенности,

где наблюдается двухфазный поток. Однако в этом случае не будет соблюдаться подобие по химико-физическому состоянию системы.

Для систем, где гистерезисные явления при перемене направления в изменении насыщенности проявляются слабо, можно проводить два опыта -

по вытеснению нефти водой и наоборот, что позволит построить полную кривую ОФП.

Расчетные методы определения ОФП

Для воспроизведения процессов совместного течения жидкостей в коллекторах с межзерновой пористостью широкое распространение получили капиллярные модели, в которых поровое пространство моделируется совокупностью капиллярных каналов. В зависимости от свойств моделируемой пористой среды и с целью более точного отражения их разработаны капиллярные модели различной степени сложности.

Наиболее простые из них представляют поровое пространство горных пород в виде пучка непересекающихся капилляров.

Рассмотрим простую капиллярную модель для расчета ОФП по кривой капиллярного давления.

Кривая капиллярного давления может быть получена способами ртутной порометрии, центрифугирования, полупроницаемой мембраны,

контактной эталонной порометрии и др.

Уравнение, предложенное У. Пурселлом (1949 г.), устанавливает связь между проницаемостью К, пористостью m и кривой капиллярного давления

:

СПБГУАП группа 4736

где л - литологический множитель, учитывающий различие форм капилляров и реальных поровых каналов.

Если для получения кривой капиллярного давления используется метод нагнетания ртути, то, приняв , формула (20) записывается в виде:

На основании сопоставления измеренных и расчетных значений коэффициента проницаемости было найдено среднее значение л, равное

0,216 (Амикс Д., Басс Д., Уайтинг Р., 1962).

Для расчета ОФП по данной капиллярной модели предполагается, что смачивающая фаза с ростом насыщенности последовательно заполняет поры от меньших к большим. Тогда формулы для расчета ОФП, дающие наиболее близкие к экспериментальным значения, имеют вид: