Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

фая; стороны треугольника, противолежащие соответствующим вершинам, - нулевому насыщению этой фазой .

Кривые линии, проведенные на основании экспериментальных данных, ограничивают па диаграмме возможные области одно-, двух- и трехфазного потоков. Так, при газонасыщенности среды меньше 10% и нефтенасыщенностп меньше 23% в потоке практически будет содержаться одна вода.

Область существования трехфазного потока (заштрихованная центральная часть) расположена в пределах насыщенности песка: нефтью от 23 до 50%, водой ог 33 до 64%, газом - от 14 до 30%. Эти пределы получены для несцементированных песков; для других пород они могут быть несколько отличными.

§ 6. ЗАВИСИМОСТЬ ПРОНИЦАЕМОСТИ ОТ ПОРИСТОСТИ И РАЗМЕРА ПОР

Прямой зависимости между проницаемостью п пористостью горных пород не существует. Например, трещиноватые известняки, имеющие малую пористость, часто обладают большой проницаемостью и, наоборот, глины, иногда характеризующиеся высокой пористостью, практически непроницаемы для жидкостей и газов, так как их поровое пространство слагается каналами субкапиллярного размера. Однако на основании среднестатистических данных моа1чНо сказать, что более проницаемые породы часто и более пористые 2 (рис. 1.10).

Проницаемость пористой среды зависит преимущественно от размера поровых каналов, из которых слагается поровое пространство. Поэтому изучению структуры, строения и размеров пор уделяется большое внимание.

Зависимость проницаемости от размера пор можно получить путем приложения законов Дарси и Пуазейля к пористой среде, которую представим в виде системы трубок одинакового сечения. По закону Пуазейля расход Q жидкости через такую пористую среду составит

где п - число пор, приходящихся на единицу площади фильтрации; R - радиус поровых каналов (или средний радиус пор среды);

1 Методика проведения опытов описана в работе М. С. Leverett and W. В. Lewis. Steady Flow of Gas - Oil Water Mixtures-Trough Unconsolidated Sands, Trans. AIME (1941), 142, 107.

13 качестве жпдкocтei и газа прп опытах использовались керосин вязкостью 1,67 мПа • с, вода (0,25 N раствор поваренно!! соли) и азот. В качестве пористых сред использованы пески с проницаемостью от 5,4 до 16,2 Д.

2 Установить зависимость проницаемости зернисто!! породы от пористости можно с помощью других параметров пористых сред, например удельно!! понерхности. Об этом см. гл. I, §§ 9 и 10.

F - площадь фильтрации; Ар - перепад давления;

ц - динамическая вязкость жидкости;

L - длина пористой среды. Коэффициент пористости среды

nFnRiL

W 15 20 25 30 35 Пористость, %

40 «5

Рис. 1.10. Зависимость между проницаемостью и пористостью пород двух коллекторов (по А. И. Леворсену). / - песчаник эоценового возраста; 2 - тонкозернистый песчаник мелового возраста.

(1.15)

Подставляя в формулу (1.14) вместо га яН значение пористости т, получим

mR2F Др

(1.16)

По закону Дарси расход жидкости через эту же пористую среду

kApF

Здесь к - проницаемость порпстой среды. 28

Приравнивая правые части формул (1.17) и (1.16), получим

к- g .

Откуда

R=Y-. (1.18)

Если выразить проницаемость в дарси, то радиус поровых каналов R (в м) будет равен

Пли, если R выразить в мкм, то

Я = 2,86]/. (1.20)

Величина Л, определенная по формуле (1.19), представляет собой радиус пор идеальной пористой среды, обладающей пористостью т и проницаемостью к. В приложении к реальной пористой среде величина R имеет условный смысл и не определяет среднего размера пор, так как не учитывает их извилистость и сложное строение.

По предложению Ф. И. Котяхова лучше вычислять средний радиус пор реальных пористых сред по эмпирической формуле

7 • 106 г т

/А, (1.21,

где ф - структурный коэффициент, характеризующий отличительные особенности строения порового пространства реальных коллекторов. Величину ф можно оценить путем измерения электросопротивления пород. Для керамических пористых сред при изменении пористости от 0,39 до 0,28 по экспериментальным данным ф изменяется от 1,7 до 2,6. Структурный коэффициент для зернистых пород можно приблизительно определить также по эмпирической формуле

<P = -Sr-- (1-22)

Другим широко применяемым методом исследования структуры и строения высокодисперсных пористых тел является экспериментальная порометрия - измерение размеров и характера распределения пор по размерам.

§ 7. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОР ПО РАЗМЕРАМ. КРИВЫЕ «КАПИЛЛЯРНОЕ ДАВЛЕНИЕ - НАСЫЩЕННОСТЬ ПОР СМАЧИВАЮЩЕЙ ФАЗОЙ»

Наиболее часто относительное содержание в пористой среде пор различного размера определяют методом вдавливания ртути в образец или методом «полупроницаемых перегородок».