- •Курс «Физика пласта»
- •Физические свойства горных пород – коллекторов нефти и газа.
- •Гранулометрический состав горных пород.
- •2.Пористость горных пород.
- •Методы измерения пористости пород.
- •Проницаемость горных пород.
- •Единицы измерения проницаемости k.
- •Движение смеси жидкости и газа.
- •Движение смеси нефти, воды и газа в пористой породе.
- •Зависимость проницаемости от пористости и размера пор.
- •Распределение пор по размерам. Кривые. Капиллярное давление – насыщенность пор смачивающей фазой.
- •Определение абсолютной проницаемости.
- •Удельная поверхность горных пород.
- •Методы определения удельной поверхности горных пород.
- •Коллекторские свойства трещиноватых пород.
- •Физико-механические свойства горных пород.
- •Напряженные состояния и деформация горных пород в массиве.
- •Виды деформаций.
- •Упругие свойства пород.
- •Напряженное состояние пород в области горных выработок.
- •Определение напряжений в горной породе в призабойной области скважин.
- •Деформационные и прочностные свойства горных пород.
- •Влияние давления на коллекторские свойства пород.
- •Упругие колебания в породах. Акустические свойства пород.
- •Vp/vs 1.514
- •Тепловые свойства горных пород.
Проницаемость горных пород.
Проницаемость – параметр коллектора, характеризующий способность его к фильтрации нефти, газа и воды.
Абсолютно непроницаемых тел в природе нет. Однако при естественных условиях и условиях эксплуатации нефтегазовых месторождений (перепады давления, температуры и т.д.) многие породы с малыми размерами пор и поровых каналов (глины, глинистые сланцы) оказываются практически непроницаемыми для жидкостей и газов.
Большая часть осадочных пород – проницаемы. По экспериментальным данным диаметры большнй части пор коллекторов нефти более 1 мкм.
При разработки нефтегазовых месторождений включаются различные виды фильтрации флюидов:
совместные движения нефти, воды и газа;
движение воды и нефти;
движение нефти и газа;
движение только нефти;
движение только газа.
Проницаемость одного и того же коллектора для данной фазы при этом будет разной (зависит от соотношения фаз). Для учета этого явления вводят понятия абсолютной, эффективной (фазовой) и относительной проницаемостей.
Абсолютной проницаемостью пористой среды называется проницаемость, которая определена при наличии в ней только одной какой – либо фазы, химически инертной по отношению к породе. Абсолютная проницаемость – свойство породы и не зависит от свойств жидкости или газа и перепада давления. Практически жидкости часто взаимодействуют с породой (набухание глин в воде, отложение смол из нефти, закупорка пор и т.д.), поэтому для определения абсолютной проницаемости используют фильтрацию газа (в том числе воздуха).
Фазовой проницаемостью для данной жидкости или газа называется проницаемость пород при наличии в порах других фаз (т.е. при многофазном флюиде). Значение фазовой проницаемости зависит не только от физических свойств пород, но и от насыщенности пор различными фазами (жидкостями и газом), а также от физико – химических свойств последних.
Относительной проницаемостью пористой породы называется отношение ее фазовой проницаемости к абсолютной.
Численное значение проницаемости пород обычно находят на основе закона линейной фильтрации Дарси. Согласно закону Дарсискорость фильтрации жидкости в пористой среде пропорциональна градиенту давления и обратно пропорциональна динамической вязкости жидкости:
(1.6)
где V – скорость линейной фильтрации, Q – объемный расход жидкости в единицу времени, F – площадь фильтрации, - динамическая вязкость жидкости, Р – перепад давления, L – длина пути фильтрации в пористой среде, k – коэффициент проницаемости.
Как видно из уравнения (1.6), коэффициент проницаемости k характеризует способность породы пропускать флюиды (при постоянных значениях grad P и с увеличением k возрастает скорость фильтрации V). Из выражения (1.6) получаем формулу для нахождения k:
(для жидкости). (1.7)
Если фильтруется газ, то его объем (и, следовательно, расход) изменяется в зависимости от давления (давление уменьшается по пути фильтрации) и в формулу (1.7) следует подставить средний расход газа :
(1.8)
где -- объемный расход газа, приведенный к среднему давлению и средней температуре газа на путиL в пористой среде (образце керна).
Среднее давление в образце керна имеет вид:
где Р1 и Р2 – соответственно давление газа на входе и выходе образца,
С учетом закона Бойля – Мариотта для изотермического течения идеального газа имеем ():
,
где Р0 и Q0 – атмосферное давление и расход газа при атмосферном давлении соответственно. Отсюда получаем:
или
Подставляя выражения для иР в формулу (1.8), получаем формулу для определения проницаемости пород по газу:
(1.9)