Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Исследование показателей двухфазной фильтрации в системе пласт-скважина. Методические указания к лабораторным работам
.pdf
51
давление насыщения
Р
b
=12 МПа ;
скин-фактор
S=0.
Последовательность выполнения работы
2
max
8,02,01
P
P
P
P
q
q
wfwf
o
2
max
8,02,01
P
P
P
P
qq
wfwf
o
В соответствии с целью работы в ходе учебного исследования
требуется:
1) рассчитать абсолютно свободный дебит q
при Pwf=0;
max
2) рассчитать дебит нефти qo при забойных давлениях, меньших
пластового давления (P
= 10; 8; 7; 6; 5; 4; 3; 2; 1 МПа);
wf
3) построить индикаторную диаграмму скважины в координатах
«давление P – дебит нефти qo».
Результаты, полученные в ходе работы, работы каждый обучающийся приводит в отчёте.
Для самостоятельного выполнения работы используют данные
приложения 6 в соответствии с вариантом, назначенным преподавателем.
Получаемые результаты и их обработка
1. Расчёт и построение индикаторной диаграммы Вогеля
1.1. Определяют абсолютно свободный дебит, выражая его из
уравнения (39) и используя известные значения дебита qo и забойного
давления Pwf:
1.2. Определяют значения дебита нефти при забойных давлениях,
меньших пластового давления:
Результаты определений записывают в таблицу (по образцу табл.
6).
52
Результаты определения дебита с использованием
Pwf, МПа
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
qo, м3/сут
…
30 … … … … … … … …
…
Скважина нагнетательная
Скважина добывающая
уравнения Вогеля
1.3. Строят индикаторную диаграмму в виде зависимости «дебитдавление».
Содержание отчёта
Отчёт должен включать следующее:
1) цель работы;
2) формулировку ситуационной задачи с необходимым набором
исходных данных;
Таблица 6
3) расчёт абсолютно свободного дебита;
4) уравнение и расчёт дебита для одного значения забойного давления, меньшего пластового давления;
5) результаты определений дебита в табличной форме:
6) индикаторную диаграмму скважины.
СИТУАЦИЯ 4.1
Исходная информация
Вариант 1.
При проектировании разработки
нефтяного пласта, гидродинамически не
связанного с законтурной водонапорной
областью, рассматривается вариант с
внутриконтурным заводнением. Площадь одного элемента семиточечной
схемы размещения скважин равна площади шестиугольника, в вершинах которого находятся шесть добывающих
скважин, а в центре - одна нагнетательная скважина, и составляет F=12,6 га.
53
Пласт представлен терригенным коллектором, охваченная завод-
S
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
kн
1,000
0,669
0,367
0,233
0,140
0,090
0,062
0,040
0,026
0,019
0,010
0,005
0,000
kв
0,000
0,003
0,008
0,013
0,023
0,040
0,057
0,088
0,137
0,212
0,320
0,444
0,625
нением нефтенасыщенная толщина равна h=8 м, пористость m=20%,
вязкость нефти в пластовых условиях
=1 мПа·с. Характер вытеснения нефти водой непоршневой.
в
=10 мПа·с, вязкость воды
н
По результатам лабораторных исследований процесса вытесне-
ния на образцах породы установлено, что насыщенность связанной
водой составляет Sсв=10%, предельная водонасыщенность S*=70%. С
изменением водонасыщенности S в указанном диапазоне относительные фазовые проницаемости для нефти kн и воды kв принимают следующие значения:
В каждую нагнетательную скважину планируется закачивать во-
ду с расходом q=300 м3/сут. Залежь предполагается эксплуатировать
в условиях жесткого водонапорного режима при постоянном отборе
жидкости из добывающих скважин.
Последовательность выполнения работы
В соответствии с целью работы в ходе учебного исследования
требуется:
1) определить, как повлияет на продолжительность безводного
периода разработки выравнивание вязкостей нефти и воды;
2) охарактеризовать преимущества варианта разработки нефтяно-
го пласта с заводнением при
/
=1;
в
н
3) указать проектные параметры, которые можно оптимизировать
с целью увеличения безводного периода разработки.
Результаты, полученные в ходе работы, каждый обучающийся
приводит в отчёте.
Для самостоятельного выполнения работы используют данные
приложения 7 в соответствии с вариантом, назначенным преподавателем.
54
Получаемые результаты и их обработка
S
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
f1(S) 0 … … … … … … … … … … … 1 f2(S) 0 … … … … … … … … … … …
1
., м
F
rк
1. Получение графиков функции обводнённости (функции
Бакли-Леверетта).
1.1. Определяют функцию обводнённости f1(S) для соотношения
вязкостей воды и нефти 1:10 по формуле (45).
1.2. Определяют функцию обводнённости f2(S) для соотношения
вязкостей воды и нефти 1 по формуле (45).
1.3. Результаты определений записывают в таблицу (по образцу
табл. 7).
Таблица 7
Значения функции Бакли-Леверета
1.4. По табличным данным строят графики функций f1(S) и f2(S).
2. Определение значения производной функции обводнённо-
сти, соответствующей фронтальной водонасыщенности.
2.1. На графиках функций f1(S) и f2(S) строят касательные, про-
водя их из точки S=Sсв, и находят координаты точек касания.
2.2. Определяют значение производной функции обводнённости,
соответствующей фронтальной водонасыщенности, по формуле (46),
используя координаты точек касания Sв и f(Sв).
Определение производят дважды – для случая, когда соотноше-
ние вязкостей воды и нефти равно 1:10, и для случая, когда это соотношение равно 1.
3. Определение продолжительности безводного периода разработки.
3.1. Рассчитывают радиус кругового участка пласта, эквивалентного по площади элементу семиточечной схемы размещения скважин:
55
3.2. Определяют продолжительность безводного периода разра-
2
св
н
SS
SS
Sk
*
*
ботки по формуле (48), [сут].
Определение производят дважды – для случая, когда соотноше-
ние вязкостей воды и нефти равно 1:10, и для случая, когда это соотношение равно 1.
Содержание отчёта
Отчёт должен включать в себя: цель работы, формулировку ситу-
ационной задачи с необходимым набором исходных данных, результаты их обработки в табличной и графической форме по п.п.1-3, вывод с итоговыми результатами расчёта.
В выводе также должно быть сделано заключение, как повлияет
на продолжительность безводного периода разработки выравнивание
вязкостей нефти и воды, какими преимуществами характеризуется
вариант разработки нефтяного пласта с заводнением при
/
в
=1, и
н
какие проектные параметры можно дополнительно оптимизировать с
целью продления безводного периода разработки.
Проверка правильности полученных студентом результатов
осуществляется преподавателем путём сравнения с эталонными значениями определяемых показателей.
СИТУАЦИЯ 4.2
Исходная информация
Вариант 1
Математическая обработка результатов лабораторных экспериментов по вытеснению нефти водой показала, что зависимости относительных фазовых проницаемостей для нефти kн(S) и воды kв(S) от
водонасыщенности S представляются в виде аналитических соотношений:
при Sсв S S* ;
56
2
св
св
SS
SS
*
при Sсв S S1 ;
21
св
св
/
*
SS
SS
A
kв(S) =
при S1 S 1 .
При этом А=0,85, насыщенность связанной водой Sсв=0,1 и предельная водонасыщенность S*=0,75. Динамическая вязкость вытес-
няющей воды
=1 мПас, динамическая вязкость нефти
в
=12 мПа·с.
н
В качестве одного из методов воздействия на продуктивный пласт
рассматривается термальное заводнение. Известно, что оно будет
способствовать снижению вязкости нефти в 2 раза.
Последовательность выполнения работы
В соответствии с целью работы в ходе учебного исследования
требуется доказать, что термальное заводнение действительно будет
эффективно в условиях пласта с заданными характеристиками.
Для этого необходимо следующее:
1) получить диаграмму относительных фазовых проницаемостей
и определить характер смачиваемости породы;
2) построить графики функции Бакли-Леверетта для двух соотношений вязкостей воды и нефти – при обычном заводнении и термальном заводнении;
3) рассчитать коэффициент безводного вытеснения нефти при
обычном заводнении и термальном заводнении;
4) с учётом характера смачиваемости породы и на основе сравнения коэффициентов безводного вытеснения нефти сделать вывод об
эффективности термального заводнения.
Результаты, полученные в ходе работы, каждый обучающийся
приводит в отчёте.
Для самостоятельного выполнения работы используют данные
приложения 8 в соответствии с вариантом, назначенным преподавателем.
57
Получаемые результаты и их обработка
S
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,60
0,70
0,75
0,8
0,9
1,0
kн
1,000
… … … … … … … … … … 0 0 0
0
kв
0,000
… … … … … … … … … … … … …
1,000
гидрофобная:
гидрофильная:
SkSkS
Sk
S
нв
в
св
при50
более;и7060
20
,
,,*
;,
SkSkS
Sk
S
нв
в
св
при50
3020
20
,
;,,*
;,
S
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,60
0,70
0,75
f1(S)
0 … … … … … … … … … …
1
f2(S)
0 … … … … … … … … … …
1
1. Получение диаграммы относительных фазовых проницаемостей.
1.1. Определяют значение S1.
1.2. Задают значения S в диапазоне от Sсв до 1 и рассчитывают
ОФП, результаты записывают в таблицу (по образцу табл. 8).
Значения относительных фазовых проницаемостей
1.3. Строят диаграмму ОФП по образцу рис.18.
1.4. По форме кривых ОФП делают вывод о характере смачивае-
Таблица 8
мости породы (гидрофильная / гидрофобная) по трём признакам:
2. Построение графиков функции обводнённости (функции
Бакли-Леверетта).
2.1. Определяют функцию обводнённости для соотношений вязкостей воды и нефти 1:12 (обычное заводнение) и 1:6 (термальное заводнение) по формуле (45).
2.2. Результаты определений записывают в таблицу (по образцу
табл. 9).
Таблица 9
Значения функции Бакли-Леверетта
2.3. Строят графики функций f1(S) и f2(S).
58
3. Определение безводного коэффициента извлечения нефти
3.1. На графиках функций f1(S) и f2(S) строят касательные, проводя их из точки S=Sсв, и находят координату точек касания Sв.
3.2. Определяют безводный коэффициент извлечения нефти по
формуле (49).
Определение производят дважды – для случая, когда соотноше-
ние вязкостей воды и нефти равно 1:12 (обычное заводнение), и для
случая, когда это соотношение равно 1:6 (термальное заводнение).
Содержание отчёта
Отчёт должен включать в себя: цель работы, формулировку ситу-
ационной задачи с необходимым набором исходных данных, результаты их обработки в табличной и графической форме по п.п.1-3, вывод с итоговыми результатами определений.
В выводе также должно быть указано, как повлияет термальное
заводнение на величину безводного коэффициента извлечения нефти,
и как связана эффективность этого метода с характером смачиваемости породы. Если порода-коллектор гидрофобная, то в пластовых
условиях на поверхности минеральных частиц могут образовываться
граничные слои, или плёнки, из высокомолекулярных компонентов
нефти. Эти слои при обычном заводнении малоподвижны. Термальное заводнение будет способствовать их отмыванию и дополнительному извлечению нефти из пласта, что косвенно доказывает эффективность метода.
Проверка правильности полученных студентом результатов
осуществляется преподавателем путём сравнения с эталонными значениями определяемых показателей.
Контрольные вопросы
1. Как влияет различие плотностей воды и нефти на устойчивость
движения границы их раздела в пласте?
2. Как математически выразить условие гравитационной устой-
чивости границы раздела двух подвижных несмешивающихся жидкостей - воды и нефти?
59
3. Что такое конусообразование? Приведите схему образования
конуса подошвенной воды для вертикальной скважины.
4. Дайте определение предельного безводного дебита скважины,
вскрывшей пласт с подошвенной водой, и приведите его математическое выражение по способу И.А. Чарного.
5. Как определить предельно допустимую депрессию по способу
М. Маскета?
6. Какими способами можно рассчитать время безводной эксплу-
атации вертикальной скважины в условиях образования и гравитационной устойчивости конуса подошвенной воды?
7. Что такое коэффициент анизотропии пласта? Как влияет ани-
зотропия пласта на темп обводнения скважины подошвенной водой?
8. Что представляет собой модель r-z?
9. Охарактеризуйте режим растворённого газа.
10. Приведите дифференциальную запись закона Дарси для слу-
чая совместной фильтрации жидкости и газа.
11. Проанализируйте диаграмму относительных фазовых прони-
цаемостей для жидкости и газа (график Викова-Ботсета).
12. Что такое функция Христиановича? Для чего она использует-
ся?
13. Приведите формулу для расчёта дебита жидкой фазы по спо-
собу Г.Б. Пыхачёва.
14. Как влияет выделение газа в пласте на дебит скважины и эф-
фективность извлечения нефти?
15. Как получить теоретическую индикаторную диаграмму Воге-
ля, зная дебит скважины и забойное давление?
16. Какие уравнения описывают индикаторную диаграмму Воге-
ля?
17. Объясните причины инверсии и уменьшения дебита скважин
при давлениях ниже давления насыщения на фактических индикаторных диаграммах.
60
18. Что представляет собой относительный коэффициент по-
движности, и как с его помощью определить тип вытеснения нефти
водой?
19. Приведите сравнительную характеристику моделей «поршне-
вого» и «непоршневого» вытеснения нефти водой.
20. В чём заключается сущность «непоршневого» вытеснения
нефти водой?
21. Приведите математическое выражение закона Дарси для слу-
чая совместной фильтрации нефти и воды как двух несмешивающихся жидкостей.
22. Постройте схематично и проанализируйте диаграмму относи-
тельных фазовых проницаемостей для нефти и воды.
23. Приведите выражение, постройте график и поясните физиче-
ский смысл функции Бакли-Леверетта.
24. Для определения каких показателей вытеснения используется
производная функции Бакли-Леверетта, соответствующая фронтальной водонасыщенности?
25. Как влияет на эффективность процесса вытеснения соотношение вязкостей воды и нефти?
Список литературы
1. Азиз, Х. Математическое моделирование пластовых систем /
Х. Азиз, Э. Сеттари. - М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. – 416 с.
2. Астафьев, В.И. Математическое моделирование и численное
решение задач с подвижной границей (на примере заводнения нефтяных месторождений) / В.И. Астафьев, А.Е. Касаткин. – Самара: АНО
«Издательство СНЦ», 2016. – 160 с.
3. Басниев, К.С. Подземная гидромеханика: Учебник для вузов /
К.С. Басниев, Н.М. Дмитриев, Р.Д. Каневская, В.М. Максимов. - М.Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2005. – 496 с.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]