курсовой. Дарси установил, что расход
 Скачать 29.17 Kb.
|
|
КУРСОВАЯ РАБОТА Проницаемость - важнейший параметр, характеризующий проводимость коллектора, т. е. способность пород пласта пропускать к забоям скважин нефть и газ. Абсолютно непроницаемых тел в природе нет. Однако при существующих в нефтяных пластах сравнительно небольших перепадах давлений многие породы из-за малых размеров пор в них оказываются практически мало или совсем непроницаемыми для жидкостей и газов (глины, сланцы и др.). Большая часть осадочных пород обладает той или иной проницаемостью. Поровое пространство этих пород, кроме субкапиллярных пор, слагается также порами большего размера. По экспериментальным данным диаметры подавляющей части пор нефтесодержащих коллекторов больше 1 мкм. В процессе эксплуатации нефтяных и газовых месторождений возможна различная фильтрация в пористой среде жидкостей и газов или их смесей -- совместное движение нефти, воды и газа или воды и нефти, нефти и газа или только нефти или газа. При этом проницаемость одной и той же пористой среды для данной фазы в зависимости от количественного и качественного состава фаз в ней будет различной. Поэтому для характеристики проницаемости пород нефтесодержащих пластов введены понятия абсолютной, эффективной и относительной проницаемости. Характеристика проницаемости среды для жидкости была дана французским инженером А. Дарси (Darcy, 1856), который исследовал течение воды через песчаные пачки в связи с водоснабжением г. Дижона. Эксперименты заключались в пропускании водного потока сверху вниз через вертикально поставленную трубу, заполненную песком, и наблюдении скорости течения потока при различном давлении между входом и выходом. Мерой давления служила высота уровня воды в манометре, отнесенная к общему нулевому уровню. Дарси установил, что расход Q жидкости пропорционален гидростатическому напору ghp, увеличенному на давление р, оказываемое на свободную поверхность жидкости, иначе пропорционален давлению Р -- (р + ghp), вызывающему фильтрацию жидкости сквозь пористую среду на пути длиной I. Закон Дарси в элементарной форме выражается соотношением: где F -- площадь поперечного сечения, перпендикулярного направлению потока; к -- коэффициент пропорциональности, названный Дарси коэффициентом, зависящим от проницаемости пласта; g -- ускорение силы тяжести; h--высота над данным постоянным уровнем; р -- плотность жидкости. Знак минус в выражении для Q показывает, что течение имеет направление, противоположное увеличению. Дарси проводил свои исследования только с водой, вязкость которой равна единице. Для того чтобы формула Дарси могла быть использована и для других жидкостей, в дальнейшем в нее были внесены некоторые изменения, связанные с тем, что к обратно пропорционален вязкости (х и пропорционален плотности жидкости р В связи с этим была определена новая постоянная к', которая не зависит от свойств жидкости В формулу Дарси вместо показаний манометра вводят новую постоянную Постоянная k называется проницаемостью, или пропускной способностью. Для оценки проницаемости горных пород обычно пользуются линейным законом фильтрации Дарси, по которому скорость фильтрации жидкости в пористой среде пропорциональна градиенту давления и обратно пропорциональна динамической вязкости жидкости. Ниже приводим уравнение, которое действительно только для течения несжимаемой жидкости, плотность которой не зависит от давления: где Q -- объемный расход жидкости в единицу времени; v -- скорость линейной фильтрации; Др -- перепад давления; L -- длина пористой среды; F -- площадь поперечного сечения элемента пласта; µ -- вязкость жидкости; к -- проницаемость. Согласно этому закону проницаемость является константой пропорциональности, характеризующей пористую среду, причем в идеальном случае она не зависит от типа фильтруемой жидкости В середине ХIХ века в результате экспериментального изучения движения воды через песчаные фильтры был установлен закон Дарси – основной закон фильтрации или линейный закон фильтрации. В результате тщательно проведенного эксперимента Анри Дарси получил формулу Q=kф·F·∆H/L (1) где Q – объемный расход жидкости через песчаный фильтр, длина которого L, а площадь поперечного сечения F, ∆H=H1-H2 – разность напоров воды над фильтром и у его основания; kф – коэффициент фильтрации, который зависит от структуры пористой среды и от свойств фильтрующейся жидкости. Коэффициент фильтрации kф используется обычно в гидромеханических расчетах, где приходится иметь дело с одной жидкостью – водой. При исследовании фильтрации нефти, газа и их смесей необходимо разделить влияние свойств пористой среды и жидкости. В этом случае формула Дарси имеет вид Q=  g  F (2)или  =  ·  (3)где, μ – динамический коэффициент вязкости, Па с; P=ρgh, гидростатическое давление, Па; k - коэффициент проницаемости,  .Проницаемость – способность породы пропускать через себя жидкость, газ или их смеси под воздействием приложенного перепада давления. Сравнивая (1) и (2), получим: Kф = kρg/μ (4) Формула (3) носит название линейного закона Дарси. В процессе исследования пределов применимости закона Дарси показано, что существуют две основные группы причин отклонения от закона Дарси: 1) отклонения, связанные с проявлением инерционных сил при высоких скоростях фильтрации (верхняя граница применимости закона Дарси); 2) отклонения при достаточно малых скоростях фильтрации с проявлением неньютоновских реологических свойств жидкости, ее взаимодействием с твердым скелетом пористой среды (нижняя граница применимости закона Дарси). Верхнюю границу применения закона Дарси связывают обычно с некоторым критическим (предельным) значением числа Рейнольдса (Reкр): Reкр=  d/  где, d – некоторый характерный размер пористой среды; W – средняя скорость течения по трубам; - кинематический коэффициент вязкости флюида ( =  /ρ).Удобную для практики разработки нефтяных и газовых месторождений формулу числа Re предложил В. Н. Щелкачев: Re=   (5)По В. Н. Щелкачеву критические значения Re, заключены в интервале: Reкр=0,032÷14. Нижняя граница применимости закона Дарси связана с проявлением неньютоновских свойств фильтрующихся флюидов, что характеризуется повышенным содержанием в нефти высокомолекулярных компонентов (смол, асфальтенов, парафина и др.). В этом случае предлагается нелинейный закон фильтрации неньютоновских жидкостей, в основе которого лежит модель фильтрации с предельным градиентом, в виде:  , >0, (6)где γ – предельный (начальный) градиент давления, по достижении которого начинается движение жидкости; при меньших значениях градиента движение отсутствует. Цель курсовой работы : Определение коэффициента проницаемости пласта по данным исследования скважины при использований линейного закона фильтрации. Проверить выполняется ли закон Дарси. |