Использование теории капиллярных явлений для установления зависимости нефтеотдачи от различных факторов

Нефтеотдача пластов зависит от свойств пород, пластовых жидкостей и условий вытеснения. Зависимости нефтеотдачи от различных факторов можно установить, если в механизме вытеснения будут выявлены процессы, влияющие в большой степени на нефтеотдачу пластов и связанные одновременно со всеми или с большинством из упомянутых факторов, также влияющих на нефтеотдачу. Эта мысль впервые была высказана докт. техн. наук Г. А. Бабаляном. По результатам его исследований, нефтеотдача существенно зависит от некоторых элементов кинетики вытеснения — механизма разрушения аномального слоя нефти на поверхности породы, диспергирования и коалесценции нефти в поровом пространстве, процессов отрыва и прилипания нефти к твердой поверхности породы. С другой стороны, интенсивность и закономерности развития этих процессов тесно связаны со свойствами пористых сред и пластовых жидкостей, что позволяет установить зависимость нефтеотдачи от многочисленных свойств пластовых систем. Для этого необходимо лишь определить влияние каждого из них на процессы диспергирования, коалесценции капель жидкости и разрушения аномального слоя нефти на твердой поверхности породы.

Метод Г. А. Бабаляна, однако, имеет свои трудности в связи с чрезвычайно сложной картиной развития процессов диспергирования, коалесценции капель жидкости и разрушения аномального слоя нефти на поверхности породы. Трудно также увязать неоднородность коллекторских свойств пород с течением этих процессов. Поэтому идея Г. А. Бабаляна получила другое направление развития.

Интенсивность и направление действия капиллярных сил зависят, так или иначе, от всего многообразия свойств пластовых систем и от гидродинамических условий вытеснения. Знак и величина капиллярных сил представляют собой как бы суммарный результат физических свойств и физико-химических характеристик пласта, горных пород и пластовых жидкостей. Это позволяет наметить единую, качественную связь между большинством параметров пластовых систем, условиями вытеснения и нефтеотдачей пласта, так как характер влияния, большинства этих параметров на интенсивность и направление действия капиллярных процессов известен (или может быть установлен из большого экспериментального материала, накопившегося в области физики и физико-химии вытеснения нефти из пористых сред). Для этого необходимо, прежде всего, установить, как анализируемое свойство пласта, жидкостей или всей системы влияет на интенсивность и направление действия капиллярных сил.

Изучение процессов вытеснения нефти водой совместно с капиллярными процессами и капиллярными характеристиками пластовой системы — один из путей, позволяющий увязать и одновременно учесть влияние на нефтеотдачу как условий вытеснения, так и большей части физических и физико-химических свойств пластовых жидкостей и пород.

Естественные коллекторы нефти обладают неоднородностью физических свойств пород одновременно по площади залегания и в вертикальном направлении, характеризующейся случайным законом распределения его параметров. В результате местной неоднородности пород образуется неровный (рваный) водонефтяной контакт и появляются в различные моменты времени зоны и небольшие участки, обойденные фронтом воды. В этих условиях в пограничных областях, охваченных водой участков, интенсивно образуются водонефтяные смеси вследствие капиллярного проникновения в них воды.

Нефтеотдача участков, заводняющихся под действием капиллярных сил, как правило, низка, так как нефть при этом не вытесняется из пористой среды сплошным фронтом вследствие неоднородности размера пор и сравнительно небольшого давления, развиваемого менисками в средних и крупных капиллярах, по сравнению с давлением мениска в мелких порах. Поэтому нефтенасыщенные участки, прилегающие к водонефтяному контакту, вначале пронизываются водой, проникающей в пласт по мелким и средним породам под действием капиллярных сил, что способствует быстрому формированию в этой зоне водонефтяной смеси с потерей сплошности нефтяной фазы.

как показывают данные опытов, из нефтенасыщенных образцов при погружении их в воду вытесняется не более 30—40 % (редко 50 %) нефти, даже если время пребывания их в воде длительное. Образующиеся же при этом смеси затрудняют последующее вытеснение нефти из зон пласта, охваченных водой. Следовательно, капиллярные процессы пропитывания водой в пластах, обладающих неоднородностью по площади и в вертикальном направлении, способствуют уменьшению нефтеотдачи, значительно ухудшая условия вытеснения нефти водой.

Резюмируя сказанное о роли капиллярных сил в зоне совместного движения воды и нефти, необходимо отметить, что задача— следует ли увеличивать или уменьшать капиллярные силы так же, как и многие другие задачи физики вытеснения нефти водой, не имеет однозначного ответа. В условиях зернистых неоднородных коллекторов, как мы видели, процессы перераспределения нефти и воды под действием капиллярных сил могут способствовать преждевременным нарушениям сплошности нефти в нефтеподводящих системах капилляров в зоне совместного движения нефти и воды, помогая формированию водонефтяных смесей в поровом пространстве, что сопровождается значительным уменьшением нефтеотдачи.

В трещиноватых коллекторах нефтеотдача блоков повышается при нагнетании в залежь воды, способной интенсивно впитываться в породу под влиянием капиллярных сил.

Процессы капиллярного впитывания и перераспределения жидкостей в поровом пространстве следует рассматривать лишь как суммарное следствие многочисленных свойств пластовой системы.

РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Медведев Ю.А. Физика нефтяного и газового пласта. ТюмГНГУ, 2007, 158 с.

2. Гафаров Ш.А. и др. Физика нефтяного пласта. Учебное пособие. Уфа, УГТНУ, 1999 г., 88 с.

3. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. Учебник, М., Недра, 1982. – 311 с.

4. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. Учебник, М., Недра, 1984. – 359 с.

5. Вахитов Г.Г., Симкин Э.М. Использование физических полей для извлечения нефти из пластов. М., Недра, 1985. – 231 с

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРИРОДНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ НЕФТИ И ГАЗА И ИХ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1.1. Газонефтяное месторождение

1.2 Виды неоднородности строения нефтяных залежей

1.3. Геометрические параметры горных пород-коллекторов

1.4. Фильтрационно-ёмкостные параметры коллекторов.

1.5. Насыщенность коллекторов

1.6 Проницаемость

1.7. Зависимости проницаемости от насыщенности коллекторов

1.8. Методы определения относительной проницаемости

2. СОСТАВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ

2.1. Состав нефти

2.2. Классификация нефтей

2.3. Физико–химические свойства нефти

2.3.1. Плотность нефти

2.3.2. Вязкость нефти