Эффективная и относительная проницаемостьЭффективная и относительная проницаемостьЗакон Дарси, которому подчиняется фильтрация флюидов в пористой среде, основывается на допущении, что в пласте присутствует только один флюид и что он полностью насыщает породу. Однако в природе поровое пространство коллектора содержит в различных количествах газ, нефть и воду, причем каждый из этих флюидов препятствует течению других. Если флюид насыщает породу не полностью, как это обычно и наблюдается в естественных условиях, то способность породы проводить его в присутствии других флюидов называется эффективной проницаемостью породы для данного флюида. Эффективная проницаемость для воздуха, газа, нефти и воды обозначается соответственно как ka, kg, kо и kw¹. Установлено, что каждое данное значение насыщенности2 пласта любым из перечисленных флюидов имеет постоянную зависимость от эффективной проницаемости; если один из этих параметров меняется, пропорционально ему изменяется и другой. Однако эта зависимость различна для разных пород и должна быть определена экспериментальным путем. На нее оказывают влияние, очевидно, такие факторы, как разбухание глинистых частиц, наличие адсорбционных пленок, гидрофобных и гидрофильных поверхностей, присутствие в пласте других несмешивающихся флюидов и давление газа.Отношение между эффективной проницаемостью для данного флюида при частичной насыщенности и проницаемостью при 100%-ной насыщенности (абсолютная проницаемость) называется относительной проницаемостью. Она обозначается как kg/k, kо/k и kw/k (или как соответственно для газа, нефти и воды и колеблется от нуля при низкой насыщенности до 1,0 при 100%-ном насыщении. Иными словами, относительная проницаемость - это отношение количества какого-либо флюида, которое фильтруется через породу при определенной степени насыщения и в присутствии других флюидов, к тому его количеству, которое могло бы профильтроваться при том же градиенте давления и наличии тех же флюидов в случае 100%-ной насыщенности. Поскольку поровое пространство всех природных резервуаров заполнено газом, нефтью и водой в различных пропорциях, относительная проницаемость породы-коллектора для одного из этих флюидов зависит от количества (насыщения) и природы других присутствующих в пласте флюидов. При исследованиях коллекторских свойств пород фактически всегда необходимо пользоваться относительной проницаемостью, а не проницаемостью для какого-либо отдельно взятого флюида. Относительная проницаемость породы для любого флюида возрастает с увеличением ее насыщенности этим флюидом, пока, наконец, при полном насыщении не будет достигнуто максимальное значение k.Относительную проницаемость следует определять экспериментально для каждой породы при различных комбинациях насыщения ее отдельными флюидами. В процессе эксплуатации залежи эти соотношения непрерывно меняются. На Рис. 1 и 2 показаны типичные графики изменения относительной проницаемости, в основных чертах отражающие характер этого явления. Из Рис. 1 видно, что порода непроницаема для нефти, пока ее нефтенасыщенность не станет равной 30% или превысит эту цифру.Причина такого явления заключается в том, что нефть сначала преимущественно смачивает поверхности минеральных частиц породы; она прилипает к ним, заполняя при этом наиболее мелкие пустоты (см. также стр. 416-421, где рассматривается смачиваемость пород, капиллярное давление). В этот период, когда относительная газопроницаемость породы колеблется в пределах 1,0-0,63, газ перемещается свободно. Другими словами, пока нефтенасыщенность породы не достигнет 30 %, а ее газонасыщенность колеблется между 100 и 70 %, только газ может проходить через породу. В точке пересечения кривых относительная проницаемость одинакова для газа и нефти, и оба эти флюида фильтруются через породу в равной степени хорошо. Выше этой точки нефтенасыщенность достигает 100 %, и относительная проницаемость породы для нефти возрастает до 1,0 (величина, отражающая к породы). При этом газонасыщенность породы снижается до нуля. Рис. 1. Типичная зависимость относительной проницаемости от изменений насыщенности пород газом и нефтью. Рис. 2. Типичная зависимость относительной проницаемости от изменений насыщенности пород водой и нефтью.Диаграмма, приведенная на Рис. 2, отличается от только что описанной тем, что смачивающей жидкостью здесь является не нефть, а вода. Во всех пустотах породы всегда содержится некоторое количество остаточной воды; однако, как следует из диаграммы, вода не начинает просачиваться сквозь породу, пока водонасыщенность не превысит 20%. При низкой водонасыщенности вода находится в породе в связанном или «погребенном» состоянии, при этом она преимущественно смачивает поверхности минеральных частиц породы и заполняет более мелкие поры. По мере возрастания водонасыщенности от 5 до 20 % нефтенасыщенность породы снижается от 95 до 80 %. Вплоть до этого момента порода пропускает только нефть и совершенно непроницаема для воды. В точке пересечения кривых при 56 %-ной водо- и 44 %-ной нефтенасыщенности относительная проницаемость породы равнозначна для обеих жидкостей, и обе они одинаково хорошо проходят через породу. Когда водонасыщенность превосходит этот уровень, вода начинает фильтроваться более свободно, а нефтенасыщенность постепенно снижается; примерно при 10 %-ной нефтенасыщенности нефть прекращает движение, иначе говоря, порода в этом случае становится непроницаемой для нефти и через нее может фильтроваться только вода.Соотношения, отраженные на приведенных диаграммах (рис. 1 и 2), широко используются при решении задач, связанных с движением флюидов в проницаемых породах. Вероятно, наиболее важным аспектом их применения в геологии нефти и газа является вывод о том, что для начала движения в породе несмачивающего флюида необходима, по крайней мере, 5- 10 % ная насыщенность, а для смачивающих жидкостей она должна составлять не менее 20-40 %. Это означает, что для нефти и газа (как несмачивающих флюидов) должно быть достигнуто насыщение порового пространства минимум в 5-10 %, прежде чем они смогут начать перемещаться в водонасыщенно
Эффективная и относительная проницаемость Компаний: 4323Аккаунтов: 11476
Комментариев нет:
Отправить комментарий