Физика пласта (Ответы на экзамен). Физические свойства нефтегазового пласта, принципы их определения и области использования Физическое свойство

• Название: Физические свойства нефтегазового пласта, принципы их определения и области использования Физическое свойство
• Дата: 15.02.2022
• Размер: 0.94 Mb.
• Имя файла: Физика пласта (Ответы на экзамен).doc
• Тип: Документы; #363047
• страница: 2 из 5

Закон Дарси

Скорость фильтрации жидкости в пористой среде прямо пропорциональна перепаду давления и обратно пропорциональна вязкости:
v=(1/)kр/L

р – градиент давления

L – длина образца

k – коэффициент пропорциональности – способность пористой среды реагировать на изменение давления/фильтрации. Иначе, коэффициент проницаемости.
Закон Дарси используется для определении как абсолютной, так и фазовой проницаемости горных пород. Он справедлив в широком диапазоне условий и нарушается лишь при высоких скоростях фильтрации.

v=Q/F, т.е. k_пр=QL/(рF),

.

[k_пр]=[(м³/с)(Пас)м/((Па)(м²))]=[м²]
10. Удельная поверхность нефтегазового пласта, коэффициенты ее характеризующие, области использования

Удельная поверхность породы - величина суммарной поверхности частиц, приходящейся на единицу объема образца.

От величины удельной поверхности нефтеносных пород зависят их проницаемость, содержание остаточной воды, адсорбционная способность и т. д. Если пористая среда имеет большую удельную поверхность, то число поверхностных молекул жидкости возрастает и становится сравнивым с числом объемных молекул. Поэтому поверхностно-молекулярные явления в малопроницаемой породе могут оказать более существенное влияние на процесс фильтрации жидкости, чем в высокопроницаемых породах.

Взаимосвязь между объёмной и массовой удельной поверхностью выражается следующим образом:

S_п=S_тв_тв (1 – k_п.),

где S_тв – массовая удельная поверхность

S_п - объёмная удельная поверхность

_тв – плотность породы

Способы определения.

1. 
   разрушение породы (теряется структура);
   
2. 
   шлиф;
   
3. 
   используя породу как адсорбент, можно исследовать площадь адсорбции.
   

S_тв=Q/(m); =310^-7¼1710^-7 гэкв/м²,

где Q- количество адсорбируемого вещества;

- количество вещества в монослое;

m- масса вещества.

11. Обобщенный закон Дарси, понятие фазовой проницаемости, коэффициенты ее характеризующие и область применения

Основной физический закон теории фильтрации - закон А. Дарси, который устанавливает связь между скоростью фильтрации и давлением, которое вызывает фильтрационное движение флюида.

Применимость закона Дарси при увеличении скоростей фильтрации связана с числом Рейнольдса. В трубной гидравлике критическое значение числа Рейнольдса Re_кр означает переход от ламинарного режима течения к турбулентному. В подземной гидромеханике Re_кр характеризует границу, за пределами которой происходит нарушение линейного закона Дарси.
Фазовая (эффективная) проницаемость характеризует способность среды пропускать через себя жидкость (нефть, воду) или газ в зависимости от их соотношения между собой.

Проницаемость фазовая (эффективная) - проницаемость пористой среды для данного газа или жидкости при одновременном наличии в порах другой фазы или системы (газ-нефть, газ-нефть-вода).

При фильтрации смесей коэффициент фазовой проницаемости намного меньше абсолютной проницаемости и неодинаков для пласта в целом.

Фазовая проницаемость зависит от количественного содержания того или иного флюида в пласте, а также от его, их физико-химических свойств. С практической точки большее значение имеет относительная фазовая проницаемость.
12. Смачиваемость нефтегазового пласта, коэффициенты ее характеризующие, области использования

Смачиваемость — предпочтительное распространение флюида по поверхности твердого тела и его прилипание к этой поверхности в присутствии других не смешивающихся флюидов.

Микроструктурная смачиваемость обычно характеризуется коэффициентом гидрофобизации θн, который показывает долю площади поверхности, занятой адсорбированными породами.

Капиллярное внутрифазовое давление, характеристика, области использования




14. Изменение свойств нефтегазового пласта с глубиной

1. 
   В естественном состоянии пласты находятся на большой глубине, а, судя по геотермическим ступеням, температура в этих условиях близка к 150, поэтому можно утверждать, что породы изменяют свои свойства, ведь при проникновении в пласт мы нарушаем тепловое равновесие.
   
2. 
   
   Когда мы закачиваем в пласт воду, эта вода имеет температуру поверхности. Попадая в пласт, вода начинает охлаждать пласт, что неминуемо приведёт к различным неблагоприятным явлениям, например парафинизации нефти. Т.е. если в нефти есть парафинистая составляющая, то в результате охлаждения выпадет парафин и закупорит пласт. К примеру, на месторождении Узень температура насыщения нефти парафином Тн=35(40), и при его разработки были нарушены эти условия, в результате температура пласта снизилась, парафин выпал, произошла закупорка и разработчикам пришлось длительное время закачивать горячую воду и прогревать пласт, пока весь парафин не растворился в нефти.
   

16. Модели пластов

Различают два вида промыслово-геологических моделей залежей. Это статические и динамические модели.

Статическая модель отражает все промыслово-геологические свойства залежи в ее природном виде, не затронутом процессом разработки: геометрию начальных внешних границ залежи; условия залегания пород коллекторов в пределах залежи; границы залежи с разным характером нефтегазоводонасыщенности коллекторов; границы частей залежи с разными емкостно-фильтрационными параметрами пород-коллекторов в пластовых условиях.

Динамическая модель характеризует промыслово-геологические особенности залежи в процессе ее разработки. Она составляется на базе статической модели, но отражает изменения, произошедшие в результате отбора определенной части запасов углеводородов, при этом фиксируются: текущие внешние границы залежи; соответственно границы "промытого" водой или другими агентами объема залежи (при системах разработки с искусственным воздействием на пласты); границы участков залежи, не включенных в процесс дренирования; фактическая динамика годовых показателей разработки за истекший период; состояние фонда скважин; текущие термобарические условия во всех частях залежи; изменения коллекторских свойств пород.
17. Понятие фазы и компоненты пластовых систем

Фазой называется гомогенная часть гетерогенной системы, которая ограничена поверхностью раздела. + Т.о. неоднородность имеет ещё и фазовый характер. Т.е. пласт – фазово-неоднородная система. + 3. Внутри каждой фазы можно выделить компоненты . Компоненты – индивидуальные вещества, состоящие из одинаковых молекул и наименьшее число этих молекул необходимо и достаточно для образования всех фаз этой системы.

18. Типы цементов в терригенных и карбонатных пластах

Цементом пород называется основная масса, скрепляющая обломочные зерна, обломки пород или органические остатки ( раковины, их обломки, иголочки, остатки водорослей и т.д.)

Типы цементов различаются по характеру сцепления зерен или обломков.

1. Базальный – зерна не соприкасаются друг с другом , они как бы равномерно вкраплены в цемент. Цементация прочная.

2. Пленочный - цементирующее вещество тонкой пленкой обволакивает обломочные зерна, скрепляя их.

3. Поровый - зерна соприкасаются друг с другом , все пространство между ними заполнено цементом. Прочность цементации различная.

4. Порово – базальный - часть зерен касается друг с другом , часть не касается. Прочность различная.

5. Контактовый- цементирующее вещество располагается в точках соприкосновния зерен, тогда как поровое пространство свободно .

6. Коррозионный(разъедания) – цемент заполняет все пространство между зернами и частично внедряется в них вследствии растворения зерен. Очень прочная цементация.

7. Сгустковый (пятнистый) – цемент развит неравномерно., пятнами. Прочность цементации различная.

19. Структуры осадочных пород и их гранулометрический состав

Классификация структур осадочных пород учитывает в первую очередь размер и форму слагающих породу частиц. Структуры осадочных пород очень разнообразны и определяются в первую очередь условиями формирования горной породы.

Структуру обломочных пород называют обломочной и подразделяют по размеру слагающих их обломков на следующие разновидности:

1. 
   псефитовые (размер обломков более 1 – 2 мм);
   
2. 
   псаммитовые (размер обломков от 1 – 2 мм до 0,1 мм);
   
3. 
   алевритовые (размер обломков 0,1 мм до 0,01 мм);
   
4. 
   пелитовые (размер обломков менее 0,01 мм).
   

+Хемогенные осадочные породы имеют кристаллическую или аморфную структуры. Форма зерен в кристаллических структурах может быть самой различной: листоватой, игольчатой, волокнистой, изометричной и т.д. У хемогенных пород структура может быть и оолитовой, которая характеризуется сложением породы из мелких шариков с концетрически-зональным внутренним строением.

Структура органогенных пород, сложенных органическими остатками хорошей сохранности, называется органогенной. Если осадочная порода состоит из мелких перетертых и раздробленных обломков раковин различных организмов, то структура ее называется органогенно-обломочной или детритусовой.

20. Характер упаковки и форма частиц пласта

Характер первичной пористости определяется структурой порового пространства, формой пор, степенью их сообщаемости между собой и распределением в пласте осадочной породы. Термин «упаковка» характеризует способ взаимного сочленения минеральных частиц обломочной породы. Первичная пористость породы в значительной мере зависит от характера упаковки частиц, который в свою очередь контролируется, кроме всего прочего, степенью однородности размеров обломочных зерен.

21. Схемы карпускулярного строения пласта, модель фиктивного грунта

Моделью пористой среды является модель фиктивного грунта. Фиктивный грунт состоит из плотно уложенных шариков одного диаметра. Элементом (ячейкой) фиктивного грунта является ромбоэдр, который получится, если принять центры восьми соприкасающихся частиц за вершины углов. В зависимости от острого угла q боковой грани ромбоэдра укладка шаров более или менее плотная

22. Характер сообщаемости пор в пласте

Характер первичной пористости определяется структурой порового пространства, формой пор, степенью их сообщаемости между собой и распределением в пласте осадочной породы. Первичная пористость породы в значительной мере зависит от характера упаковки частиц, который в свою очередь контролируется, кроме всего прочего, степенью однородности размеров обломочных зерен. В случае вторичной пористости форма и размер пустот, их расположение в породе и характер сообщаемости между собой не имеют прямой связи с морфологией осадочных частиц. Эта разновидность порового пространства называется еще «наведенной пористостью»

23. Характеристики структуры порового пространства

Для характеристики коллекторских свойств обломочных пород имеют значение все их составные части. Они определяют в целом структуру пород, в том числе структуру порового (пустотного) пространства. В понятие структуры входят форма, размер, характер поверхности зерен, соотношение отдельных компонентов. Очертания и форма зерен первоначально зависят от кристаллографических особенностей минералов. Формы зерен влияют на способ компоновки (упаковки) материала, что определяет характер поровых каналов. Даже такая на первый взгляд несущественная характеристика, как характер поверхности зерен, влияет на фильтрацию. Наличие трещин спайности, зазубренных окончаний повышают адсорбционную способность поверхностей, затрудняют движение флюидов. Материал (зерна) различного размера может быть ориентирован в породе по-разному. Одни зерна располагаются длинной осью параллельно направлению течения водного потока, другие, особенно пластинчатые, - почти перпендикулярно. При изучении ориентировки зерен необходимо обращать внимание на ее соотношение со слоистостью, поверхностями размыва и другими признаками. Обычно определение ориентировки зерен сочетается с изучением направления косой слойчатости. Ориентировку зерен можно определять методом магнитной восприимчивости, которая меняется в разных направлениях

24. Модели структуры порового пространства (поровый, трещинный, пор-тр

С геометрической точки зрения, все коллектора можно подразделить на две большие группы: гранулярные (поровые) и трещинные. Ёмкость и фильтрация в пористом коллекторе определяется структурой порового пространства между зёрнами породы. Для второй группы характерно наличие развитой системы трещин, густота которых зависит от состава пород, степени уплотнения, мощности, структурных условий и так далее.

Трещинно-пористые коллекторы рассматриваются как совокупность двух разномасштабных пористых сред (рис.1.2): системы трещин (среда 1), где пористые блоки играют роль “зёрен”, а трещины – роль извилистых “пор” и системы пористых блоков

25. Модели гранулярной проницаемости нефтяного и газового пласта

При теоретических исследованиях порового пространства были обнаружены следующие модели грунтов. Идеальный грунт – модель пористой среды, поровые каналы которой представляют собой пучок тонких цилиндрических трубок (капилляров) с параллельными осями. Фиктивный грунт – модель пористой среды, состоящей из шариков одинакового диаметра с углом укладки частиц в грунте.

26. Модель гидравлического радиуса

Одномерные модели пористой среды отображают пористое пространство пористой среды пучком параллельных трубок. В зависимости от особенностей стенок пор выделяют несколько моделей 1) гладкий цилиндрический капилляр, характеризуемый эквивалентным радиусом г (радиусом капилляра) 2) гладкий сплюснутый капилляр, характеризуемый гидравлическим радиусом г

3) модель извилистых капилляров для описания одномерной диффузии в пористой среде, характеризующаяся извилистостью пор т — отношением длины пор к их проекции на направление переноса.  Остановимся несколько подробнее на предлагаемой в последнее время модели гидравлического радиуса. Согласно последней, при тех же допущениях, что и в теории пограничного слоя, массоперенос при ионном обмене можно рассматривать по аналогии с тепло- и массопереносом от поверхности трубки к потоку жидкости с ламинарным профилем скорости, образующимся на трубке, эквивалентной диаметру зерна ионита. Радиус такой условной трубки можно найти с помощью зависимости R = 2R_гидр

27. Связь пористости с проницаемостью

Прямой зависимости между проницаемостью и пористостью горных пород не существует. Например, трещиноватые известняки, имеющие малую пористость, часто обладают большой проницаемостью и, наоборот, глины, иногда характеризующиеся высокой пористостью, практически непроницаемы для жидкостей и газов, так как их поровое пространство слагается каналами субкапиллярного размера. Однако на основании среднестатистических данных можно сказать, что более проницаемые породы часто и более пористы.

Проницаемость пористой среды зависит преимущественно от размера поровых каналов, из которых слагается поровое пространство. Поэтому изучению структуры, строения и размеров пор уделяется большое внимание.

Зависимость проницаемости от размера пор можно получить путем приложения законов Дарси и Пуазейля к пористой среде, которую представим в виде системы трубок одинакового сечения