пласт нефть

ПонятиеСПБГУАП группаотносительной4736 https://new.фазовойguap.ru/i03/contactsпроницаемости ki( ), играет важную роль при изучении совместного течения нескольких жидкостей в пористой среде.

Обычно считается, что относительные проницаемости являются однозначными функциями насыщенностей и не зависят от скорости фильтрации и отношения вязкостей движущихся фаз.

Зависимость		относительных
проницаемостей		ki	от
насыщенности		наиболее
смачивающей	фаэы (пунктир		на

рисунке отно-сится к случаю, когда первая фаза является газом).

А – связанная компонента первой, более смачивающей фазы (для воды около 20%).

62

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Характерная несимметричная форма кривых относительной проницаемости объясняется тем, что при одной и той же насыщенности более смачивающая фаза занимает преимущественно мелкие поры и относительная проницаемость у неё меньше.

При малых насыщенностях часть каждой из фаз находится в несвязном состоянии в виде изолированных мелких капель или целиков и не участвует в движении. Поэтому, начиная с некоторой насыщенности, каждая фаза полностью переходит в несвязное состояние и её относительная проницаемость становится равной нулю, т.е. k1( )=0 при < A, k2( )=0 при >1- A. Движение этой фазы может происходить только, если > А. Для второй фазы насыщенность равна 1- A.

63

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

При рассмотрении совместной фильтрации двух несмешивающих жидкостей приходится различать вытесняющую и вытесняемые фазы, так как относительные проницаемости различны в зависимости от того, какая из фаз (более или менее смачиваемая) первоначально заполняла пористую среду, то есть существует гистерезис относительных проницаемостей.

Сумма относительных проницаемостей для каждого фиксированного значения меньше 1:

k1 ( ) k2 ( ) 1

, 0< <1.

64

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Это означает, что присутствие связанной смачивающей фазы мало влияет на течение не смачивающей жидкости, тогда как присутствие остаточной не смачивающей фазы значительно "стесняет" движение смачивающей фазы.

Введенные выше понятия можно обобщить на случай совместного движения трех несмешивающихся флюидов: нефти, газа и воды. Если обозначить эти флюиды индексами "н", "г" и "в", то можно ввести относительные проницаемости, точно так же, как это было сделано для двух жидкостей. При этом фазовые проницаемости являются уже функциями двух независимых насыщенностей и определяются из треугольных диаграмм для определения границ преобладания потоков различных фаз при трехфазном течении.

65

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contactsНа	треугольной		диаграмме
показаны границы		преобладания
фаз. Из диаграммы видно, что при
газонасыщенности		более 35		%
поток состоит только из газа, более
тёмная	область	показывает		на
наличие всех фаз. По диаграмме
можно	определить,		какие
компоненты движутся в пласте при
данном	соотношении		величин

насыщенности пор фазами.

Область существования трёхфазного потока (совместного движения в потоке всех трёх систем) для несцементированных песков находится в пределах насыщенности: нефтью от 23 до 50 %, водой от 33 до 64 %, газом от 14 до 33 %.

66

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Характер зависимостей определяется различной степенью смачивания твердых зерен породы фазами, причем относительная проницаемость зависит только от водонасы-щенности – наиболее проница-емой фазы – воды, и почти не зависит от нефте- и газонасы-щенности.

На основании экспериментов можно считать, что относительная фазовая проницаемость в многофазном потоке почти не зависит от вязкости жидкости, ее плотности, внутрижидкостного натяжения, градиента давления.

67

СПБГУАПКапиллярноегруппа 4736 https://newдавление.guap.ru/i03/contacts

Характерные особенности многофазной фильтрации связаны также с влиянием поверхностного натяжения.

Искривление поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей происходит в результате действия поверхностного натяжения , которое стремится сократить поверхность раздела и придать ограниченному объему жидкости форму шара. Поскольку шар обладает минимальной поверхностью при данном объеме, такая форма отвечает минимуму поверхностной энергии жидкости, т.е. ее устойчивому равновесному состоянию. В случае достаточно больших масс жидкости действие поверхностного натяжения компенсируется силой тяжести, поэтому маловязкая жидкость быстро принимает форму сосуда, в который она налита, а ее свободная поверхность представляется практически плоской.

При контакте жидкости с конденсированными телами (другой жидкостью или твердым телом) искривление поверхности раздела

происходит в результате действия межфазного натяжения.

68

СПБГУАПВ случаегруппасмачивания4736 https://new.guap, например.ru/i03/contacts, при соприкосновении жидкости с твердой поверхностью пор, силы притяжения, действующие между молекулами твердого тела и жидкости, заставляют ее подниматься по стенке сосуда, вследствие чего примыкающий к стенке участок поверхности жидкости принимает вогнутую форму. В узких каналах, например, цилиндрических капиллярах, образуется вогнутый мениск - полностью искривленная поверхность жидкости.

Капиллярное поднятие на высоту h жидкости, смачивающей стенки капилляра радиуса r;

- краевой угол смачивания.

69

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Так как силы поверхностного (межфазного) натяжения направлены по касательной к поверхности жидкости, искривление последней ведет к появлению составляющей, направленной внутрь объема жидкости.

В результате возникает капиллярное давление, величина которого ∆p связана со средним радиусом кривизны поверхности r0 уравнением Лапласа:

∆ p = p1 - p2 = 2s12/r0,

где p1 и p2 - давления в жидкости 1 и соседней фазе 2 (газе или жидкости), s12 - поверхностное (межфазное) натяжение.

70

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Если поверхность жидкости вогнута (r0<0), давление в ней оказывается пониженным по сравнению с давлением в соседней фазе p1 < р2 и

∆ p < 0. Для выпуклых поверхностей (r0 > 0) знак ∆ p изменяется на обратный.

Отрицательное капиллярное давление, возникающее в случае смачивания жидкостью стенок капилляра, приводит к тому, что жидкость будет всасываться в капилляр до тех пор, пока вес столба жидкости высотой h не уравновесит перепад давления ∆p

71