Законы фильтрации нефти газа и воды

Движение нефти, газа и воды в пористой среде. Закон фильтрации Дарси

Движение однородной жидкости в пористой среде определяется силами давления и силами тяжести. Основное соотношение теории фильтрации — закон Дарси — устанавливает связь между величиной скорости фильтрации вдоль линии тока и силами действующими в жидкости.

где k — коэффициент проницаемости.

Коэффициент проницаемости зависит только от свойств пористой среды и определяет способность пористой среды пропускать сквозь себя жидкости и газы. Коэффициент проницаемости имеет размерность площади (в СИ [k] = м 2 = 10 12 мкм 2 ) и качественно представляет собой площадь поперечного сечения отдельного капилляра.

В пластах часто встречаются непроницаемые границы (сбросы). Жидкость двигаться перпендикулярно непроницаемой границе не может, поэтому нормальная к границе скорость равна нуль un = 0. Тогда из закона Дарси следует

Это означает, что перпендикулярно непроницаемой границе давление не меняется и линии равного давления (изобары) перпендикулярны этой границе.

mydocx.ru

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Линейный закон — фильтрация

Линейный закон фильтрации применим тогда, когда зависимость между градиентом давления и расходом флюида имеет линейный характер. [1]

Линейный закон фильтрации , по которому скорость фильтрации жидкости при ламинарном режиме потока пропорциональна градиенту давления и обратно пропорциональна вязкости пластовой жидкости. [2]

Линейный закон фильтрации — скорость фильтрации прямо пропорциональна градиенту давления. [3]

Нарушение линейного закона фильтрации за счет упругой деформации пород ( раскрытие трещин) происходит только при закачке воды с давлением, превышающим некоторое критическое, определяемое горным давлени-ем вблизи забоя скважины. Нелинейность закона фильтрации на участках, соизмеримых с расстоянием между скважинами, обусловлена проявлением неньютоновских свойств фильтрующейся жидкости в неоднородных пластах. Этот вывод подтвержден результатами гидропрослушивания между одними и теми же скважинами при разных величинах импульса возмущения. [4]

Нарушение линейного закона фильтрации может происходить вблизи водозаборных сооружений, где при определенных условиях создаются большие уклоны и скорости фильтрации. Зона, где происходит отклонение от закона Дарси, обычно является и зоной нарушения естественного состояния грунта под влиянием его искусственного разрыхления и суффозионных процессов. [5]

Нарушение линейного закона фильтрации приводит к двучленному уравнению притока газа к скважине. [6]

Нарушение линейного закона фильтрации в реальных скважинах приводит к двучленному уравнению притока газа к скважине. [7]

Нарушение линейного закона фильтрации сильнее всего проявляется в призабойной зоне пласта, где наибольшие скорости фильтрации. Именно призабойная зона представляет особый интерес при рассмотрении проявления неизотермических эффектов применительно к разработке газоконденсатных месторождений и исследованиям скважин при значительных депрессиях. [8]

Для линейного закона фильтрации и при упрощениях, введенных Дюпюи, дебит воды q через обе боковые стенки траншеи на единицу ее длины определяется весьма просто. [9]

Нарушение линейного закона фильтрации и деформация коллектора от давления приводят к возникновению дополнительных фильтрационных сопротивлений. При обработке результатов таких исследований по методу газированной жидкости индикаторная диаграмма в координатах A / /, Q, очевидно, будет иметь выпуклый к оси дебитов вид. Обрабатывать такие диаграммы следует с учетом этих факторов. [10]

При линейном законе фильтрации на каждую следующую атмосферу увеличения перепада давления приходится один и тот же прирост дебита скважины; выпуклость же индикаторных линий при нелинейном законе фильтрации указывает на то, что на каждую следующую атмосферу перепада давления приходится все меньший и меньший прирост дебита. Интересно отметить, что в приближенную формулу дебита ( 77, IX) совсем не входит величина радиуса RK — контура области питания. О природе зависимости дебита скважины от ее радиуса дальше сказано особо. [11]

При линейном законе фильтрации индикаторная линия была бы прямой с угловым коэффициентом, равным коэффициенту продуктивности. [12]

При линейном законе фильтрации и напорных режимах индикаторная линия прямая. Вогнутые кривые характерны для неустановившихся процессов в пласте. Например, при исследовании водонагнетательных скважин вогнутые кривые показывают открытие трещин при повышении давления нагнетания. [13]

При линейном законе фильтрации условием отбора газа является Q срс. В случае нарушения закона Дарси газ должен отбираться в соответствии с уравнением ( 6), в котором величина с определяется из уравнения ( 7) по данным испытания скважины. [14]

При линейном законе фильтрации однородной жидкости в пористом пласте, когда жидкость и коллекторские свойства пласта не зависят от режима работы скважины, индикаторная диаграмма, построенная в координатах дебит — депрессия, как видно из уравнения (1.2), будет прямой линией. [15]

www.ngpedia.ru

Законы фильтрации нефти газа и воды

15. Деформационные св-ва г.П. Сжимаемость коллекторов нефти и газа.

Все горные породы при изменении действующих на них нагрузок деформируются. При изучении деформации пород-колдекторов, способных вмещать и фильтровать через себя флюиды, следует выделить деформации зерен породообразуощих минералов и деформацию собственно пород. Количественно, в пределах справедливости закона Гука, деформацию принято выражать коэффициентом сжимаемости, т.е. относительным изменением объема зерен соответственно породообразующих минералов (βз) и породы (скелета) в общем (βск) без нарушения целостности образа и упаковки зерен. При деформационных изменениях зерен и скелета меняется, и объем пустот, в том числе порового пространства, каверн и трещин.

При существенных изменениях эффективного давления (за счет снижения пластового давления) и больших значениях коэффициента сжимаемости пор могут заметно снизиться проницаемость пласта и пустотность. Изменение пустотности вместе с объемными изменениями насыщающих пласт жидкостей определяют упругий запас залежи, т. е. долю нефти, извлекаемую из пласта при снижении давления только за счет объемных изменений системы «порода — насыщающие жидкости». Количественные определения различных показателей, характеризующих деформационные свойства пород, проводят на основе лабораторных экспериментов. Для пласта в целом находят среднее значение коэффициента сжимаемости пор. При использовании образцов естественных пород, например, аргиллитов алевритистых, сильноуплотненных или полимиктовых песчаников и алевритов с карбонатным и глинисто-слюдистым цементом, при эффективном напряжении 20-60 МПа определяемый в эксперименте коэф. сжим. пор может изменяться от 0,5*10 -3 до (1,5-2,5)*10 -3 1/МПа.

Результаты экспериментальных определений коэффициента сжимаемости пор при наличии в образце одной-двух трещин (в том числе и трещин, по которым образец распадается на отдельные части) показывают, что предположения о возможном увеличении коэффициента сжимаемости на порядок подтверждаются. Так, в диапазоне изменения эффективного сжимающего давления от 20 до 30 МПа коэффициент сжимаемости трещин может иметь значения от 1,5*I0 -2 до 3,5*10 -2 1/МПа. Между отдельными показателями, характеризующими деформационные св-ва породы, существуют определенные соотношения. Если объем породы и объем скелета считать равными и слагающимися из объема зерен породообразующих минералов и объема пустот, а точнее пор и трещин (Vп+Vт), то коэфф-т сжимаемости породы βск (или скелета породы) и коэффициент сжимаемости пор (точнее пор + трещин) βп опр-ся по формулам:

где рэф – эффективное давление, МПа; σ – напряжение в скелете породы, МПа; рж – давление в ж-ти, насыщающей пустотное пространство пласта (Vп+Vт), МПа.

studfiles.net

Движение нефти, газа и воды в пористой среде. Закон фильтрации Дарси.

Эта формула впервые была экспериментально полечена французским инженером Дарси и подтверждается для многих жидкостей и газов в широких пределах изменения скоростей. Но для некоторых жидкостей и значений скоростей фильтрации эта формула не подтверждается. Коэффициентом фильтрации kф используется в тех случаях, когда фильтруется вода. При фильтрации нефти, газа, воды и их смесей желательно учитывать свойства породы и жидкости отдельно. Свойства жидкости характеризуются коэффициентом динамической вязкости μ и плотностью r. Тогда коэффициент фильтрации можно записать в виде:

С введение коэффициента проницаемости закон Дарси примет вид:

где p* = p + r g z — приведенное давление.

В векторной форме закон Дарси запишется:

Для плоскорадиального и радиально-сферического потока Закон Дарси можно записать в виде:

Дата добавления: 2015-08-12 ; просмотров: 530 . Нарушение авторских прав

studopedia.info

Лекция 2. Законы фильтрации нефти, газа и воды.

2.1.Основные понятия и определения относящиеся к движению жидкости в пористой среде.

В ряде областей техники приходится иметь дело с движением различных природных жидкостей в естественном грунте. Примерами этого является движение грунтовых вод в водоносных пластах, используемых для целей водоснабжения, движение нефти в нефтеносных пластах к нефтяным скважинам, движение воды под гидротехническими сооружениями (например, плотинами) и т.д. Во всех этих случаях жидкость просачивается через грунт, т.е. движется внутри пор грунта, перемещаясь по мельчайшим каналам, образующимися между его частицами в следствие их неполного прилегания друг к другу. Такое движение жидкости называют фильтрацией.

Если проницаемый пласт залегает на непроницаемом основании и не перекрывается сверху непроницаемым слоем, фильтрация происходит с образованием свободной поверхности, давление на которой равняется атмосферному (рисунке 2.1.) .

Рисунок 2.1 Фильтрация жидкости с образованием свободной поверхности, безнапорная фильтрация.

Движение в этом случае называется безнапорным. Если же фильтрация происходит в пласте, заключенном между двумя непроницаемыми пластами без образования свободной поверхности ( рисунок 2.2. ) , движение называется напорным.

Рисунок 2.2 Фильтрация жидкости без образования свободной поверх

ности, напорная фильтрация.

Основной задачей при практических расчетах в области фильтрации является определение расхода, т.е. количества фильтрующейся жидкости и скорости фильтрации, под которой понимают расход жидкости через единицу площади поперечного сечения всего фильтрующегося слоя (включая как сам грунт, так и поры между его частицами). Следует иметь в виду, что скорость фильтрации, конечно, отличная от физической скорости движения частиц, жидкости по поровым каналам.

Величина скорости фильтрации определяется гидравлическим уклоном и физическими свойствами фильтрующейся жидкости и грунта. Физические свойства жидкости определяются вязкостью и удельным весом. Фильтрационные же свойства грунта зависят от размеров и форм отдельных составляющих его частиц и характеризуются пористостью и просевом грунта.

Пористостью, или, иначе, коэффициентом пористости m, называется отношение объема пор, т.е. пустот между отдельными частицами грунта, ко всему объему грунта; пористость

( 2.1.)

Под просветом, или коэффициентом просветности, понимают отношение площади сечения пор к площади всего сечения грунта. Физически просвет характеризует собой живое сечение потока фильтрующейся жидкости и определяется выражением

( 2.2. )

Пористость природных естественных грунтов изменяется в весьма широких пределах. Так, например, нефтеносные рыхлые (несцементированные) пески имеют пористость m = 0,30 ÷0,33; для песков же с глинистыми частицами и отложениями солей m = 0,18 ÷0,24; для известняков m = 0,025 ÷0,12. Величина пористости естественного грунта в каждом отдельном случае может быть установлена опытным путем. Простой способ определения пористости, применяемый при сыпучих грунтах (пески), заключается в следующем. Берут образец грунта определенного объема V1 , находят его вес G1 и определяют удельный вес грунта Затем при помощи пикнометра ( рисунок 2.3. ) определяют удельный вес самих частиц грунта

Для этого пикнометр наполняют дистиллированной водой до некоторой метки l-l и взвешивают; предположим, что вес пикнометра с водой будет G2 . испытуемый образец грунта просушивают, также определяют его вес G3 и медленно засыпают частицы грунта в пикнометр, поддерживая в нем уровень воды на той же метке l-l. Далее взвешивают пикнометр вместе с водой и частицами грунта ( вес G4), вычисляют объем частиц грунта

(здесь γв – удельный вес воды) и находят их удельный вес

После этого из выражения можно найти

Естественные грунты состоят из частиц неправильной формы различных размеров; это делает теоретическое исследование фильтрации чрезвычайно сложным, и для упрощения обычно исходят из условий модели – так называемого «фиктивного» грунта, — состоящего из частиц правильной шарообразной формы одинакового диаметра, гидравлически эквивалентного естественному грунту. Значения пористости и просвета для фиктивного грунта могут быть подсчитаны теоретически.

Для перехода от естественного грунта к фиктивному вводится понятие о так называемом эффективном или действующем диаметре, определяемом на основе механического анализа грунта, заключающегося в просеивании грунта через калиброванные сита с отверстиями различной величины. По данным анализа строится весовая, или гранулометрическая, кривая ( рисунок 2.4 ), для чего по оси абсцисс откладывают диаметры зерен грунта в миллиметрах, а по оси ординат – суммарный вес всех фракций, начиная от нуля до данного диаметра, в процентах от общего веса всей пробы

helpiks.org