7. Роль капиллярных процессов при вытеснении нефти водой

В реальных пористых средах всегда есть каналы, заполненные водой. Они способствуют осуществлению противоточной капиллярной пропитки нефтенасыщенных пород водой. Интенсивность этого процесса зависит от свойств пластовой системы, а также от соотношения внешних и капиллярных сил. Капиллярные силы влияют на процессы диспергирования и коалесценции нефти и воды в пористой среде, на строение тонких слоев воды между твердым телом и углеводородной жидкостью и т.д. В гидрофобных пластах, где мениски в каналах фильтрации противодействуют вытеснению нефти водой, капиллярные силы вредны, т.к. нефтеотдача под их влиянием уменьшается. В этом случае повышение градиента давления в сочетании со снижением поверхностного натяжения на границе нефти с нагнетаемой водой может оказаться эффективным методом повышения нефтеотдачи. В гидрофильных пористых средах капиллярные явления могут способствовать выравниванию фронта вытеснения в пропластках с разными фильтрационными характеристиками. Однако чаще всего нефтеотдача участков пласта, заводняющихся за счет капиллярного проникновения воды низка. Образующиеся при этом эмульсии затрудняют последующее вытеснение нефти нагнетаемой водой. Залежи, содержащие щелочные воды с низким поверхностным натяжением на границе с нефтью (т.е. капиллярное пропитывание в значительной степени ослаблено), характеризуются особенно высокими коэффициентами нефтеотдачи. Капиллярная пропитка плотных блоков породы, разбитых трещинами в сочетании с низкой скорость заводнения, вероятно, может способствовать повышению нефтеотдачи трещиноватых коллекторов при нагнетании воды, способной интенсивно впитываться в породу.

Следует отметить, что заметная роль капиллярных процессов не означает того, что можно тем или иным ходом их течения объяснить все многообразие явлений, происходящих в пористой среде при вытеснении нефти водой. Для этого необходимо использовать обширный опыт, накопленный в области физики и физико-химии многофазного потока. Процессы капиллярного впитывания и перераспределения жидкостей в поровом пространстве следует рассматривать лишь как суммарное следствие многочисленных свойств пластовой системы. Изучение этих процессов позволяет объединить в связанную систему знаний все факторы, одновременно влияющие на интенсивность проявления капиллярных сил.

8. Зависимость нефтеотдачи от скорости вытеснения нефти водой

Анализ большого числа исследований, посвященных этой проблеме, позволяет сделать вывод о наличии связи между капиллярными свойствами пластовой системы и характером зависимости нефтеотдачи от скорости вытеснения нефти водой. Во всех случаях, когда среда преимущественно гидрофобна и капиллярные силы препятствуют вытеснению нефти водой, нефтеотдача возрастает с увеличением скорости продвижения водо-нефтяного контакта (т.е. увеличивается с ростом градиента давления). Когда капиллярные силы ослаблены (вследствие низких значений поверхностного натяжения, высокой проницаемости пород и т.д.) скорость вытеснения нефти водой не влияет на величину нефтеотдачи. В пористых средах, в которых капиллярные процессы впитывания и перераспределения жидкостей в порах пласта и перетоков из одного пропластка в другой под влиянием капиллярных сил способствуют повышению эффективности вытеснения нефти водой, нефтеотдача с увеличением скорости вытеснения уменьшается в связи с соответствующим сокращением благоприятного проявления капиллярных сил. Такая картина характерна для трещиноватых коллекторов и слоистых пластов, сложенных однородными пропластками различной проницаемости. В сильно неоднородных коллекторах повышение градиентов давления может способствовать вовлечению ранее неподвижных запасов нефти.

Таким образом, многообразие геологических систем и условий существования залежей нефти предопределяет многообразие сил и факторов, определяющих полноту вытеснения нефти из недр.