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

Рис. X. 5. Изменение проницаемости по вертикали вдоль мощности пласта.

Рис. X. 6.

вязкостен вытесняемой и вытесняющей жидкостей и капиллярных скачков давлений. Так, например, лабораторные и натурные исследования показывают, что при нагнетании газа в заполненный ранее водой многослойный пласт газ прорывается только в наиболее проницаемый слой, частично вытесняя из него воду, причем движение газо-водяной смеси в этом слое примерно следует теории Баклея - Леверетта (§ 2, гл. IX). При вытеснении нефти водой из многослойного пласта картина другая - нефть вытесняется из всех прослоек и образуется более или менее стабилизированный фронт вытеснения с выступом в наиболее проницаемой зоне (рис. X. 6). Экспериментальным и теоретическим исследованиям вопросов вытеснения в многослойных пористых средах посвящены работы В. Г. Оганджанянца, В. М. Рыжика [Лт. VIII. 291 и других.

Ниже устанавливаются критерии, позволяюпще судить о характере вытеснения в многослойной пористой среде - будет ли оно происходить только в наиболее проницаемой зоне или по всей мощности пласта.

Рассмотрим сначала случай вытеснения воды газом из многослойного пласта. Вследствие капиллярных сил, о которых было сказано в § 6 главы IX, давление газа/)г в каждом элементарном объеме смеси

В реальных пористых средах - водоносных, нефтеносных и газоносных пластах - горизонтальная проницаемость кх вследствие геологических условий образования этих пластов не остается неизменной вдоль вертикали. Даже пласт, который может считаться однородным, обычно всегда характеризуется некоторой кривой распределения величины кх вдоль вертикали с заметными отклонениями от среднего значения Ажср = к (рис. X. 5). Пласты, таким образом, могут рассматриваться как в той или иной мере слоистые, составленные из слоев различной проницаемости.

Вытеснение одной жидкости другой в многослойном пласте, как будет показано ниже, в ряде случаев может носить другой характер, нежели в однослойном, и существенно зависеть от отношения

будет больше давления воды рв. Разность давлений А (о) = рг - -Рв можно оценить по графикам Леверетта для функции / (ст) согласно формуле (IX. 1. 5) и рис. IX. 3. Предполагая cos 6 = 1, из формулы (IX. 1. 5) после пересчета в практическую систему единиц получаем

(Х.2.1)

Арк-/(о)}/-5-

Др„ в кГ/см, к в дарси, а в дин/см.

Поданным [Лт. I. 9], приведенным на рис. IX. 4, / (ст) на фронте между вытесняюш,им газом и водой лежит примерно в пределах 0,11-0,42. Для ориентировочных оценок в (X. 2. 1) можно положить / (ст) 0,3, причем возможны ошибки в 2-2,5 раза в ту и другую сторону. Полагая /»гя»0,5, а«:*70 дин/см (вода -воздух), из (X. 2. 1) получаем

AplJO, с«.0,1. (Х.2.2)

Увеличение А рк с уменьшением проницаемости позволяет объяснить факт вытеснения воды газом только из наиболее проницаемых слоев грунта следуюш,им образом.

Рассмотрим вытеснение воды газом из двухслойного для простоты грунта с проницаемостями к, к, причем пусть к > к (рис. X. 7). Очевидно, при всех обстоятельствах фронт газ - вода в слое с большей проницаемостью к будет двигаться быстрее, чем в менее проницаемом. Будем считать, что давление газа Ру распределено равномерно по всей площади начального сечения 00 (рис. X. 7). Пусть

•y/J\ ) ,

Р>

Вода

Вода

Рис. X. 7.

фронт газ - вода в более проницаемом слое прошел некоторое , расстояние L, на что потребовал-

рРн(к,) ся некоторый перепад давле- ния Pi - Р2, Рг - давление на

фронте.

Выясним, при каких условиях может осуществиться движение воды в менее проницаемом слое, для чего перед фронтом в зоне чистой воды проведем сечение А А, в котором скорости частиц будем считать горизонтальными. В сечении АА в первом пласте давление будет меньше рг на величину А />„ (ki), соответствующую капиллярному скачку в пласте с проницаемостью ki, т. е. в сечении АА в первом пласте давление равно рг - А р {ку). Вследствие того, что сечение АА проведено в зоне чистой воды, в нем установится гидростатическое распределение давления. Для определенности под давле-

1.5 [Yki Yki ) [yki у\ /

где ki, 2 - наибольшие и наименьшие ироницаемости слоев; рдл - пластовое давление воды к началу выпуска; ргс - давление газа ири отборе через скважины [8

нием будем подразумевать ириведенное к некоторой плоскости давление, например к иод ошве пласта.

Мы пришли, таким образом, к выводу, что во всем сечении АА в нервом и во втором пластах будет одно и то же давление Р2 - Ари (ki).

Для начала движения воды во втором пласте, очевидно, необходимо, чтобы давление перед фронтом ВВ газ - вода во втором пласте было больше давления в сечении А А. Но в начальный момент давление перед фронтом ВВ равно Pi -А (kz), где А р„ (ki) - капиллярный скачок, соответствующий меньшей ироницаемости Аа.

Таким образом, условием движения воды но всей мопщости - в обоих слоях - будет неравенство

Pi -Ар„(а2) >р2 -APk(/ci) (Х.2.3)

или, обозначая

p2 = Pi -Дртр, (X. 2.4)

где Артр - потеря давления на трение по длине L в первом пласте, и учитывая (Х.2.2), получаем

Ap.p>Ap„(a2)-Ap„(A:i) = c(--), с «=.0,1. (Х.2.5)

Таким образом, для вытеснения воды ио всей мощности потеря давления на трение в зоне, занятой движущимся газом, должна быть больше разности капиллярных давлений, соответствующей проницаемостям слоев.

Очевидно, ири обратном извлечении газа не вытесненная из хуже проницаемого пласта вода будет захватываться, т. е. впитываться в хорошо проницаемый иласт, также ири снижении давления, соответствующего разности капиллярных давлений слоев. При этом следует иметь в виду, что ио данным Леверетта ири впитывании воды коэффициент с примерно в 1,25-1,5 раза меньше, чем при дренировании [Лт. I. 3]. Таким образом, для ориентировочных оценок можно пользоваться следующими формулами.

Для вытеснения газа ио всей мощности многослойного пласта должно быть

Артр>с(-- --Wo,lf-74= - vM- (Х.2.6)

[Vki Vki j [Vki YkJ

Для обратного извлечения газа без захвата воды

Рал - Pre <~(-- 0,07f- - , (X. 2. 7)