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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 [ 141 ] 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200

объемом отбора. Подобные условия обычно возникают в неф1я-ных коллекторах, где пластовая нефть значительно педонасы-ш.ена газом и сообщается с подвижной массой воды, заключенной в пористой среде. На раннем этапе разработки таких пластов, прежде чем пластовое давление упадет достаточно, для возникновения заметной скорости притока воды из прилежащего водоносного резервуара замещение отбираемых жидкостей осуществляется в значительной степени за счет расширения жидкой фазы нефтяного пласта. Пока пластовое давление остается выше точки насыщения, действующий механизм нефтеотдачи не определяется в строгом смысле ни энергией газа, ни напором воды. Однако эта фаза процесса нефтеотдачи кратковременна при условии, что водоносный резервуар в состоянии обеспечить значительный приток воды в нефтяной пласт.

Рассматривая поведение пласта в целом, можно считать его работающим при водонапорном режиме, пока скорость поступления краевой воды равна эксплуатационному отбору пластовых жидкостей, и возникающая в пласте фаза свободного газа не играет никакой роли в нефтеотдаче. Это справедливо и для условий, когда в начале эксплуатации залежи расширение пластовой жидкости может явиться главным агентом замещения зкоплуатационных отборов.

Многие крупные нефтяные месторождения в начале разработки содержат нефть в недонасыщенном состоянии и отдают нефть при режиме вытеснения водой. В других месторождениях, где пластовая нефть была первоначально насыщена газом, режим полного вытеснения водой возникает после начальной работы газа, при которой давление убывает с достаточной скоростью, чтобы вызвать приток краевой воды, существенно равный отборам пластовой жидкости. Это положение приобретает все более общий характер, когда отбор нефти и газа в месторождении ограничен, так как при этом облегчается достижение равновесия между притоком воды и отбором жидкоспг из пласта. В некоторых пластах закачка воды в водоносный коллектор усиливает действие естественного притока воды в нефтяной пласт, отчего в последнем начинается обводнение, достаточное для замещения отборов жидкостей при эксплуатации.

Если представить движение воды в водоносном коллекторе последовательностью установившихся состояний течения однородной жидкости, то динамику пластового давления легко вывести из решения обычного дифференциального уравнения с учетом расширения жидкости, содержащейся в нефтяном пласте уравнение 8.2 (4)]. Давление в пласте сначала круто падает, а затем быстро стабилизируется. При этом приток воды полностью замещает эксплуатационные отборы. Отношение падения давления при стабилизации к начальному пластовому давлению равняется отношению дебита нефти, принятого постояным, к максимальной производительности водоносного коллектора. Еоти изменить текущий дебит нефти, то давление в пласте вновь

стабилизируется иа более высоком или более низком уроше, соответствующем новому отбору жидкости.

Представление об установившемся состоянии течения воды в водоносном коллекторе показывает роль отбираемого дебита нефти и газа при установлении падения пластового давления. Однако в большинстве практических задач необходимо учитывать также упругость пластовой воды. Длительность переходного состояния, связанная оо сжимаемостью воды, по существу пронорциональна площади водоносного коллектора, упругости й вязкости воды и обратно пропорциональна проницаемости водоносного коллектора [уравнение 8.3(4)]. Можно показать, что для водоносных коллекторов, обладающих достаточной емкостью и физическими свойствами, которые могут обеспечить нефтеотдачу при помотци вытеснения водой на протяжении значительного периода разработки нефтяной залежи, необходимо учитывать при количественном описании режима пласта переходные состояния и упругость воды. Однако эти же соображения показывают, что в пределах нефтяных резервуаров для более ограниченных расстояний переходные явления кратковременны и обычно могут не приниматься во внимание, если только поровое пространство не содержит фазы свободного газа.

Формальный анализ систем упругой жидкости в пористой среде состоит из решения дифференциального уравнения в частных производных для плотности жидкости, которое тождественно по структуре с уравнением теплопроводности [уравнение 8.3(8)]. Когда водоносный коллектор обладает бесконечной протяженностью, а водонефтяной контур принимается круговым, можно построить для постоянного расхода воды универсальную кривую динамики падения давления, применяя безразмерные Пс.раметры давления и времени (фиг. 131). Эта кривая показывает, что в водоносных коллекторах бесконечной протяженности не существует строго стабилизировавшегося давления.

Падение последнего монотонно возрастает, хотя и с непрерывно уменьшающейся скоростью. По своему абсолютному значению падение давления зависит от дебита нефти (фиг. 132) и заметно усиливается при увеличении темпа поступающей воды (фиг. 133). Зависимость динамики давления от скорости поступления воды представляет одну из наиболее характерных черт механизма нефтеотдачи при вытеснении водой.

Если начальный постоянный отбор нефти внезапно увеличивается, то пластовое давление вновь испытывает резкое падение, подобное первоначальному. Наоборот, если отбор нефти из пласта внезапно снизить, то давление резко возрастет. Однако рост давления не длится бесконечно, но переходит в медленное падение по достижении максимума (фиг. 134).

Если в водном коллекторе бесконечной протяженности внезапно снизится давление на границе вода - нефть, то изменение расхода воды для неустановившегося состояния при течении ее через эту границу начинается теоретически с бесконечного значе-

ния и быстро убывает с возрастающим временем, но с непрерывно уменьшающейся скоростью падения давления (фиг. 137). Падение давления внутри бассейна питания постепенно переходит на весь водоносный пласт (фиг. 139). Однако реакция водяного пласта в пределах обычных сроков разработки нефтяных месторождений с водонапорным режимом не проявляется заметно, если протяженность водоносного резервуара в 25 раз выше эффективного радиуса пластовой границы вода - нефть. Этот анализ применялся для подсчета количества поступившей воды в месторождении с водонапорным режимом на побережье Мексиканского залива и оказался в существенном согласии с вычислением по уравнению материального баланса.

Граница бассейна питания в большинстве водонапорных пластов не играет роли на раннем этапе переходного состояния. Но на более поздних этапах разработки нефтяного месторождения расстояние до контура питания может влиять на нефтеотдачу. Обычно это происходит при условии, что объем водоносного пласта-резервуара заметно меньше стократного объема нефтяного пласта. Тогда водоносный коллектор лучше считать с самого начала конечной системой с граничными условиями, заданными для внутренних и внешних оконтуривающих поверхностей. Когда расход воды известен на одном контуре, а давление на другом, то распределение плотности в водоносном коллекторе можно выразить бесконечным рядом произведений бесселевых и экспоненциальных функций [уравнение 8.6 (5)]. Если давление (плотность) у внешней границы сохранять постоянным на начальном значении, а постоянный отбор пластовой жидкости производить с поверхности внутренней границы, то динамика давления на последней может быть выражена установившимся состоянием плюс наложенный, экспоненциально убывающий ряд переходных явлений [уравнение 8.6(10)]. Переходное состояние может быть определено аналитически при условии, что давление или плотность уточнены на обеих границах резервуара [уравнение 8.6(12)]. Для замкнутых водоносных коллекторов конечной протяженности при внезапном снижении давления на внутренней границе из кривых, построенных на безразмерных параметрах, можно определить динамику падения давления на замкнутой внешней границе, переходный процесс для расхода на поверхности постоянного давления, а также суммарную нефтеотдачу.

Для изучения распределения давления внутри водонапорного пласта, связанного с локализованными центрами отбора пластовых жидкостей, представленными отдельными эксплуатационными скважинами, удобно применить функции мгновенного или постоянного стока жидкости [уравнения 8.7(1) и 8,7(2)]. В некоторых случаях они могут быть представлены интегралами непрерывного распределения отбора жидкости [уравнение 8.7(5)] или суммой дебитов отдельных скважин [уравнение 8.7(7)]. Методы, основывающиеся на применении этих функций, могут иметь особое значение при аналитическом рассмотрении пластов с непра-