Капиллярное давление в разведке и разработке
Капиллярное давление • Капиллярное давление – разность давлений между двумя несмешивающимися фазами. • Капиллярные силы доминируют при миграции и накоплении углеводородов • Силы вязкости доминируют во время добычи углеводородов • От капиллярных сил зависит удержание углеводородов в ловушках и распределение контактов флюидов
Давление флюидов под землей • Для гидростатических условий: • Pf = r g h r = плотность флюида g = гравитационная константа h = глубина или высота • Чтобы рассчитать статический градиент давления флюида – r(gm/cc)*. 433 = градиент в psi/ft – r(gm/cc)*. 098 = градиент в atm/m
Система нефть/вода • После генерации углеводороды мигрируют из нефтематеринской породы в породу-коллектор • Движущая сила для продолжения миграции есть потенциал флюида. Направление потока определяется стремлением системы перейти от большего потенциала к меньшему (минимальному). • Для гидростатического сечения движущая сила определяется как разность плотностей углеводорода и воды • Выталкивающая сила= (rw-rh)*. 098*h
Характеристика капиллярного давления • Капиллярные силы оказывают сопротивление выталкивающей силе Pc = 2 g cos q / rt g = межфазное натяжение (свободная энергия на поверхности между двумя несмешивающимися флюидами) rt = радиус порового отверстия q = смачиваемость (краевой угол смачивания между жидкостью и твердым телом) 0 < q < 90 90 < q < 180 не смачивающая смачивающая Капиллярное давление увеличивается с ростом межфазного натяжения и уменьшением размера поровых отверстий. Статистическое распределение поровых отверстий по размерам можно рассчитать по экспериментальным кривым капиллярного давления с использованием этого соотношения.
По смачиваемости горные породы разделяют: Q < 90 o Смачиваемые водной фазой Q > 90 o Смачиваемые нефтяной фазой Q = 90 o Промежуточной смачиваемости Смешанной смачиваемости Фракционной (фрагментарной) смачиваемости
Характеристика капиллярного давления • Статический градиент давления флюида 2200 Градиент нефти (. 074 atm/m) 2250 2300 Pc = Po - Pw 2350 2400 Глубина 2450 FWL (P = 0) Градиент капиллярного c 2500 Градиент воды =. 098 atm/m Давления =. 024 atm/m 2550 выше уровня свободной 2600 200 210 220 230 240 250 260 воды (FWL) Давление, atm
Кривые капиллярного давления Давление вытеснения– капиллярное давление, Равномерное при котором непрерывная нить смачивающей распределение фазы соединяет самые крупные поры породы. Остаточная вода пор по размерам Согласно экспериментам такое случается при ~10% насыщенности несмачивающей фазой. 7 2 Капиллярное давление , kg /cm 6 5 4 3 Pd = Давление вытеснения 2 1 0 Pd обратно пропорционально размеру пор Pd 30 40 50 60 70 80 90 100 По кривым капиллярного давления можно Sw, % классифицировать типы пород, потому что схожие кривые характерны для пород с Неравномерное распределение пор по размерам одинаковым значением проницаемости Плоские кривые Pc = равномерное распределение пор по размерам Угловые кривые Pc = неравномерное распределение пор по размерам
Кривые капиллярного давления Пример с Приразломного В принципе, должна существовать взаимосвязь между давлением вытеснения и проницаемостью (см. график). Породы с маленькой проницаемостью характеризуются низким давлением вытеснения Низкое Pd => больше размер пор, и, следовательно, лучше проницаемость Большое Pd => меньше размер пор, ниже проницаемость
Кривые дренирования и 1 -S впитывания or Давление нефти меняется в ходе разработки 5 B A 4 Дренирование=закачка Градиент нефти несмачивающей фазы Гр 3 глубина AD 1 C ад D 1 ие нт 2 во C BD 1 C ды D 1 E 0 BD 1 D BD 1 E -1 Впитывание = закачка смачивающей фазы Изменение давления воды в ходе -2 заводнения 30 40 50 60 70 80 90 100 Давление Sw, % Дренирование происходит, когда нефть мигрирует в ловушку, впитывание – в процессе разработки. На момент открытия месторождения была толща нефти над ВНК(A) и градиент воды (C). Капиллярное давление на глубине D 1, -это разность между давлением нефти в точке AD 1 и градиентом воды. Во время разработки давление нефти -снижается до B. Обратите внимание, что когда давление нефтяной фазы снижается, капиллярное давление тоже - падает, и кривая приближается к кривой впитывания, от AD 1 C к BD 1 C. Если вскоре начинается заводнение, -давление в нефтяной фазе растет, с (C) до (D). Капиллярное давление в BD 1 D равно нулю. Продолжение -заводнения может привести к увеличению давления в водной фазе (E). В точке (BD 1 E), капиллярное давление имеет -отрицательное значение на глубине D 1, потому что Po – Pw <0.
Смачиваемость и впитывание Очень низкая проницаемость Кривые впитывания Зона впитывания Низкая проницаемость Высокая проницаемость Фронт заводнения Зона впитывания Низкая проницаемость Очень низкая проницаемость Впитывание происходит в зонах, примыкающих к фронту заводнения в низкопроницаемой породе В обычных условиях заводенения: Извлечение (гидрофильн. ) > Извлечение (промежут. ) > Извлечение (гидрофобн. ) Впитывание особенно важно, когда низкопроницаемые зоны примыкают к высокопроницаемым слоям. Фронт заводнения продвигается по высокопроницаемой зоне по принципу поршневого вытеснения. Впитывание важно для примыкающих низкопроницаемых зон.
Скачать презентацию Капиллярное давление в разведке и разработке
Капиллярное давление.ppt