Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
29.Т6. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ
Механизм химических методов увеличения нефтеотдачи (МУН)
При вытеснении нефти водой значительная часть нефти в пласте остается неизвлеченной. Основные причины неполного вытеснения нефти водой заключаются в следующем:
1) несмешиваемость вытесняющей и вытесняемой жидкостей приводит к образованию поверхности раздела, на которой действуют капиллярные силы, препятствующие вытеснению нефти;
2) часть нефти адсорбируется на поверхности зерен породы в виде слоя тяжелых компонентов в результате гидрофобизации пород-коллекторов;
3) различие вязкостей нефти и воды приводит к тому, что более подвижная, как правило, вода стремится прорваться через нефть к добывающим скважинам;
4) вследствие неоднородности пласта вытеснение происходит преимущественно из высокопроницаемых зон.
В настоящее время разрабатываются и широко внедряются в практику химические методы увеличения нефтеотдачи, суть которых состоит в том, что нефть вытесняется из пластов:
а) растворами различных активных примесей (полимеры, поверхностно-активные вещества (ПАВ), углекислота, минеральные соли, спирты, мицеллярные растворы и т.д.);
б) растворителями (сжиженный пропан, газовый конденсат и пр.), которые в виде пробок, или оторочек, продвигаются по пласту водой или сухим газом.
Механизм вытеснения нефти растворами активных примесей состоит в изменении вязкостей фаз, фазовых проницаемостей, капиллярного скачка между фазами. Например, при добавке полимеров в закачиваемую воду происходит увеличение ее вязкости. При вытеснении нефти карбонизированной водой (водным раствором CO2) уменьшается поверхностное натяжение на границе раздела фаз, снижается вязкость нефти, увеличивается вязкость водного раствора. При добавлении ПАВ в нагнетаемую воду происходит снижение поверхностного натяжения на границе раздела с нефтью, и т.д.
Относительные проницаемости и вязкости фаз зависят от концентрации C химического реагента (активной примеси) в водном растворе:
;
.
Сущность действия растворителей заключается в том, что нефть вытесняется из пласта смешивающейся с ней жидкостью. В результате молекулярной диффузии вещество-растворитель проникает в нефть, а углеводороды нефти – в растворитель, и с течением времени нефть практически полностью может быть вымыта из пласта.
Процессы вытеснения нефти растворителями требуют учета межфазной диффузии, но, несмотря на это, они также описываются в рамках математической модели, близкой к модели вытеснения нефти раствором активной примеси.
12.2. Дифференциальные уравнения двухфазной фильтрации
в присутствии активной примеси
Активная примесь с концентрацией С в водном растворе может растворяться в нефти и одновременно адсорбироваться на поверхности породы.
Пусть (С) – концентрация примеси в нефти, a(C) – количество примеси, адсорбированное пористой средой.
Будем считать, что параметры и a пропорциональны концентрации С:
a=ГС ; =КС,
где Г и К – коэффициенты пропорциональности.
Предположим также, что водный раствор активной примеси и нефть – несжимаемые жидкости, а их движение – прямолинейно-параллельное.
Выведем уравнение фильтрации, используя дифференциальные уравнения неразрывности, уравнения движения и баланса массы примеси.
Уравнения неразрывности для воды и нефти:
,
. (12.1)
Уравнения движения:
;
. (12.2)
Уравнение баланса массы примеси:
, (12.3)
где:
- количество примеси в единице объема пористой среды;
- скорость переноса массы примеси в общем потоке жидкости (плотность потока примеси).
Суммарная скорость фильтрации зависит только от времени:
.
Из системы уравнений (12.2) получим:
, (12.4)
откуда
.
Подставляя данное выражение в формулу (12.2) для водной фазы, получим:
, (12.5)
где - функция Бэкли-Леверетта.
Для нефтяной фазы: . (12.6)
Как и при вытеснении нефти водой, функция f равна доле воды в потоке. Однако при вытеснении нефти раствором активной примеси f зависит не только от насыщенности, но и от концентрации примеси С.
С учетом выражения (12.5) имеем следующую систему дифференциальных уравнений для определения водонасыщенности S и концентрации активной примеси C:
(12.7)
Введем безразмерные переменные:
и .
Тогда систему уравнений (12.7) можно переписать в виде:
(12.8)
где ; .