Популярные услуги

Коллекторские свойства горных пород

2021-03-09СтудИзба

Лекция 25

Тема: Коллекторские свойства горных пород.

План: 1. Породы коллекторы, их фильтрационные свойства.

1. Породы коллекторы, их фильтрационные свойства

Подавляющая часть нефтяных и газовых месторождений приурочена к коллекторам трех типов – гранулярным , трещинным и смешенного строения . К первому типу относятся  коллектора, сложенные песчано – алевритовыми породами, поровое пространство которых состоит из межзерновых полостей . Подобным строение порового пространства характеризуются также некоторые пласты известняков и доломитов . В чисто трещиноватых коллекторах (сложенных преимущественно карбонатами) поровое пространство образуется системой трещин . При этом участки коллектора между трещинами представляют собой плотные малопроницаемые нетрещиноватые блоки пород, поровое пространство которых практически не участвует в процессах фильтрации .  На практике, однако, чаще всего встречаются  трещиноватые коллекторы смешанного типа , поровое пространство которых включают как системы трещин ,так и поровое пространство блоков , а также каверн и карст.

Анализ показывает , что около 60% запасов нефти в мире приурочено к песчаным пластам и песчаникам, 39%  - к карбонатным  отложениям , 1% - к выветренным метаморфическим и изверженным породам . Следовательно , породы осадочного происхождения – основные коллекторы нефти и газа .

В связи с разнообразием условий формирование осадков коллекторские   свойства пластов  различных месторождений  могут изменяться в широких пределах . Характерные особенности большинства коллекторов – слоистость и их строения и изменение во всех направлениях свойств пород, толщины пластов и других параметров .

Нефтяной пласт представляет собой горную породу , пропитанную нефтью , газом и водой .

Свойства горной породы вмещать (обусловлено пористостью горной породы)  и пропускать (обусловлено проницаемость ) через себя  жидкость называются  фильтрационно –емкостным  свойством (ФЕС) .

Рекомендуемые материалы

Фильтрационные и коллекторские свойства пород нефтяных пластов характеризуются следующими основными показателями :

– пористость;

– проницаемость;

– капиллярными свойствами;

– удельной поверхностью;

– механическими свойствами.

Под пористостью горных пород понимается наличие в ней пор (пустот). Пористость характеризует способность горной породы вмещать жидкости  и газа .         

В зависимости от происхождения различают следующие виды пор:

1. Поры между зернами обломочного материала (межкристаллические) . Это первичные поры , образовавшиеся одновременно с формированием породы .

2. Поры  растворения – образовались в  результате циркуляции подземных вод.

3. Пустоты и трещины, образованные за счёт процессов растворения минеральной составляющей породы активными флюидами и образование карста.

4. Поры и трещины, возникшие под влиянием химических процессов, например , превращение известняка (CaCO3 ) в доломит  (MgCO3 ) – при доломитизации идет сокращение объемов породы на 12%

5. Пустоты и трещины, образованные за счет выветривания , эрозионных процессов, закарстовывания.

Линейная фильтрация нефти и газа в пористой среде

Для оценки проницаемости горных пород обычно используются линейным законом фильтрации Дарси . Дарси в 1856 году, изучая течение воды через песчаный фильтр (рис. 1.6.), установил зависимость скорости фильтрации жидкости от градиента давления..

Рис. 1.6. Схема экспериментальной установки Дарси для изучения течения воды через песок

            Согласно уравнению Дарси, скорость фильтрации воды в пористой среде пропорционально градиенту давления:

                                  ,                    (1.7)

где Q – объемная скорость воды ;

       V – линейная скорость воды ;

        F – площадь сечения, F=;

        L – длина фильтра;

        k – коэффициент пропорциональности .

Нефть – неидеальная система (компонента нефти взаимодействуют между собой), поэтому линейный закон фильтрации для нефти, содержит вязкость, учитывающую взаимодействие компонентов внутри нефтяной системы:

                                         ,                 (1.8)

где - вязкость нефти.

В этом уравнении способность породы пропускать жидкости и газа характеризуется коэффициентом пропорциональности k (1.7.), который называется коэффициентом проницаемости ().

Размерность коэффициента проницаемости (система СИ ), вытекает из соотношении

,                                                   ( 1.9)

Размерность параметров уравнения Дарси в разных системах единиц

Таблица 1.2

Размерность

СИ

СГС

НПГ

Объемный дебит, Q

м3

см3

См3

Площадь поперечного

сечения фильтра, F

м2

см2

см2

Длина  фильтра, L

м

см

см

Перепад  давления, P

Па

дн/ см2

атм

Вязкость жидкости,

Па с

дн  с/см2

спз (сантипуаз)

            В системе СИ коэффициент проницаемости измеряется в м2 ; в системе СГС            [  kпр ] =см2; в системе НПГ (нефтепромысловой геологии )  [  kпр ]=Д (Дарси).

            1 Дарси = -8 см2=1,02.10-12м2  1мкм2.

            Проницаемость в 1м2  называется проницаемость пористой среды при фильтрации через образец площадью 1м2 длиной 1м и при перепаде давления 1 Па , при которой расход жидкости вязкостью 1 Па , с составляет  1м3.

            Пористая среда имеет проницаемость 1 Дарси, если при однофазной фильтрации жидкости вязкостью 1псз (спуаз) при ламинарном режиме фильтрации через сечение образца площадью 1 см2 и перепаде давления 1 атм., расход жидкости  на 1см длины породы составляет 1см3/ сек.

            Физический смысл размерности проницаемости  - это площадь сечения каналов пористой среды, через которые идет фильтрация .

            Существует несколько типов каналов :

- субкапиллярный ;

- капиллярные ;

- трещины ;

- разрывы ;

Приведенные выше уравнения справедливы при условии движения несжимаемой жидкости по линейному закону Дарси.

В случае фильтрации газа это условие не выполняется. При перепаде давления объем газа изменяется, и оценивается по закону Бойля – Мариотта:

           При Т=const, P.V=const                                                                      (1.10)

             При линейной фильтрации газа оценивается средняя скорость фильтрации (Vср):

                Vср. Pср = V0 . P0 = V1. P1 = V2. P2                                                                            (1.11)

                           PСР = (P1 + P2) /2 ,                                                                                                   (1.12)

Vср = V0. P0 / Pср =2. V0.P0 / (P1 + P1).                                                                                              (1.13)

Тогда, средний объемный расход газа будет равен :

.                                                                             (1.14)

Отсюда уравнение коэффициента проницаемости для газа :

                                                             (1.15)

Радиальная фильтрация нефти и газа в пористой среде

Процесс притока пластовых флюидов из пласта в скважину описывается моделью радиальной фильтрации. В этом случае образец породы представляется в виде цилиндрического кольца с проводящими каналами в осевом направлении (рис.1.7).

                                                                                          скважина

нефтяной пласт


Рис .1.7. схема радиального притока жидкости в скважину

            Площадь боковой поверхности цилиндра:  таким образом уравнение Дарси для радиальной фильтрации будет иметь следующий вид:

.          (1.16)

Отсюда, дебит при радиальной фильтрации жидкости:

 .                                                                   (1.17)          

Таким образом, коэффициент проницаемости при радиальной фильтрации:

.                                                        (1.18)

Вместе с этой лекцией читают "Перестройка в СССР".

Контрольные вопросы:

1. Что такое пористость?

2.На сколько видов делится фильтрация?

3. Что представляет собой нефтяной пласт?

4.  Что такое приноцаемость?

Литература

  1. Гиматудинов Ш. К. и др. Физика нефтяного и газового пласта. – М.: Недра,1982. – 312с.
  2. Оркин Г. К., Кучинский П. К. Физика нефтяного пласта. – М.: Гостоптехиздат, 1955. – 299с.
  3. Амикс Дж. и др. Физика нефтяного пласта. – М.: Гостоптехиздат, 1962. – 572с.
  4. Ермилов О. М., Ремизов В. В., Ширковский Л. И., Чугунов Л. С. Физика пласта, добыча и подземное хранение газа. – М.: Наука, 1996. - 541с.
  5. Варфоломеев Д. Ф., Хамаев В. Х. Химия нефти и газа. – Уфа, 1977. – 61с.    
Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5076
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее