Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты Тимошенко Иван Евгеньевич

Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты
<
Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Тимошенко Иван Евгеньевич. Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.02.05 : Тюмень, 2004 121 c. РГБ ОД, 61:04-1/1274

Содержание к диссертации

Введение

Глава I Предшествующие исследования 14

1.1. Некоторые проблемы разработки нефтяных 14 месторождений

1.2. Некоторые методы повышения нефтеотдачи пластов 19

1.3 . Построение математических моделей 27

Выводы к главе I 34

Глава II Математическая модель 36

2.1. Законы сохранения 36

2.2. Функции распределения пор и частиц по размерам 41

2.2.1. Описание динамики изменения функции распределения пор по размерам

2.2.2. Динамика функции распределения частиц по размерам 43

2.2.3. Скорости сужения и блокирования поровых каналов 44

2.2.4. Скорости роста и изъятия частиц 48

2.3. Интенсивность массообмена 51

2.4. Изменение пористости и проницаемости 54

2.5. Численная реализация 55 Выводы к главе II 68

Глава III Результаты расчетов 69

3.1. Влияние параметров модели на функции распределения пор и частиц по размерам 69

3.2. Сравнение результатов лабораторного и эксперимента

3.3. Двухслойный пласт

3.4. Трехслойный пласт

3.5. Элемент пятиточечной системы заводнения Выводы к главе III

Заключение

Обозначения

Литература

Введение к работе

Актуальность темы

Поздняя стадия разработки нефтяных месторождений с сильно выраженной неоднородностью нефтесодержащих коллекторов характеризуется наличием обширных промытых высокопроницаемых зон. По промытым участкам фильтруются основные массы закачиваемой воды, не оказывая существенного влияния на выработку малопроницаемьж участков и пропластков. В настоящее время разработаны методы увеличения нефтеотдачи, основанные на ограничении притока воды в высокопроницаемые зоны и повышении фильтрационного сопротивления в этих областях. В частности, широко применяются потокоотклоняющие технологии с применением полимердисперсных систем (ПДС). Их сущность заключается в последовательной закачке оторочек воды слабоконцентрированного раствора полимера (обычно полиакриламида) и воды, содержащей дисперсные частицы твердой фазы (частицы горных пород)

Однако до сих пор технологии с применением ПДС не имели надлежащего математического описания, позволяющего прогнозировать воздействие ПДС на нефтяной пласт.

Между тем математическое описание этого процесса является важной задачей, позволяющей оценить эффективность применения данного метода, прогнозировать нефтеотдачу и уменьшить риск неэффективного применения технологии. Поэтому исследования, выполненные в диссертационной работе, являются актуальными и имеют важное практическое значение.

Цель работы

Целью настоящей диссертационной работы является разработка математической модели заводнения нефтяных пластов с применением ПДС через систему скважин, учитывающей изменения структуры порового пространства и состава частиц в фильтрационном потоке при их взаимодействии с пористым скелетом и между собой; выполнение сопоставления с данными лабораторного эксперимента; создание численных алгоритмов и расчетных программ для решения задач технологии повышения нефтеотдачи с применением ПДС и проведение вычислительных

экспериментов. VocluuHWwJSUI

і БИБЛИОТЕКА I

3 J Cneuptypr if* {

1 ОЭ iooj'u.tPp I

Научная новизна

  1. Разработана математическая модель заводнения нефтяных пластов с применением ПДС, которая представлена уравнениями неразрывности и движения (импульсов) для случая двухфазной фильтрации жидкости с активными примесями.

  2. Получены замыкающие соотношения на основе модельного представления пористой среды в виде пучка цилиндрических капилляров различных радиусов. При этом пористая среда характеризуется функцией распределения пор по размерам, а дисперсная примесь - функцией распределения частиц по объёмам.

  3. Определены коэффициенты уравнения для функции распределения пор по размерам на основе диффузионного приближения, описывающего осаждение дисперсной примеси на стенки капилляров, и допущений, положенных в основу определения блокирования капилляров. При записи коэффициентов для функции-распределения частиц по объёмам учтено изменение состава и количества частиц за счет конвективного переноса, осаждения частиц на стенки капилляров и их удержания при блокировании, а также за счет объединения и роста частиц.

  4. Численное решение получено на основе конечно-элементного метода контрольных объемов. Составлены алгоритмы и программы расчетов.

  5. Проведены вычислительные эксперименты по определению влияния процессов объединения и роста частиц на динамику изменения дисперсионного состава частиц при различных значениях интенсивности осаждения и блокирования.

  6. Выполнено сравнение результатов численного моделирования с данными двух серий лабораторньж экспериментов: 1) по изучению влияния дисперсной фазы на скорость образования флоккул (агрегатов) и определению распределения глинополимерных агломератов по размерам; 2) по исследованию влияния ПДС на поровое пространство в насыпных моделях нефтяньж пластов.

  7. Рассмотрены численные примеры полимердиспесного заводнения для различных моделей неоднородных пластов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Математическая модель заводнения нефтяньж пластов с применением технологии полимердисперного заводнения, основанная на использовании функций распределения пор по размерам и частиц по объёмам и модельном представлении пористой среды в виде пучка цилиндрических капилляров.

2. Численные алгоритмы и результаты расчетов воздействия ПДС на пористую среду. Результаты расчетов заводнения неоднородных нефтяных пластов с применением ПДС.

Достоверность результатов

Достоверность результатов диссертационной работы обеспечивается:

1) математической моделью, основанной на общих законах и уравнениях механики

сплошной среды;

  1. тщательностью анализа физических процессов моделируемых явлений;

  2. справедливостью используемых упрощений и приближений;

  3. выполненным сравнением результатов математического моделирования с

данными лабораторных экспериментов.

Практическая ценность

Разработанная математическая модель заводнения неоднородных нефтяных пластов с применением» полимердисперсных систем позволяет прогнозировать результаты воздействия и может быть использована в нефтедобывающих организациях в предпроектньж исследованиях и при принятии решений при проектировании методов повышения нефтеотдачи пластов с использованием полимердисперсных систем.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на научно-практической конференции VII Международной выставки "Нефть, газ - 2000" (Казань, 2000 г.); на VIII Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике УрО РАН (Пермь, 2001 г.); на Юбилейной научно-практической конференции молодьж ученых, посвященной 50-летию УНЦ РАН и 10-летию АН РБ "Молодые ученые Волго-Уральского региона на рубеже веков" (Уфа, 2001 г.); на научно-практической конференции молодьж ученых и специалистов Республики Татарстан (Казань, 2001 г.); на IX Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем", (Яльчик, 2002 г.); на XII Европейском симпозиуме "Повышение нефтеотдачи пластов" (Казань, 2003 г.); на Итоговой конференции КазНЦ РАН 2003 (Казань 2004 г.).

По результатам диссертации опубликовано 6 работ, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы

Некоторые методы повышения нефтеотдачи пластов

Несмотря на всю изученность процесса и большое количество работ по искусственному заводнению, применение вторичных методов не позволяет вовлекать в активную разработку ещё большую часть нефтесодержащих коллекторов. К тому же, на более поздних стадиях разработки эффективность этих методов снижается, либо становиться вовсе нулевой [17]. Такая ситуация послужила толчком к бурному мировому развитию альтернативных (третичных) методов повышения нефтеотдачи нефтяных пластов. Условно разработанные методы можно разбить на группы [78]: 1. водогазовая - закачка двуокиси углерода, углеродистых газов высокого давления, растворителей, закачка пара, горячей воды, внутрипластовое горение. 2. физико-химические — закачка оторочек водорастворимых полимеров, поверхностно активных веществ смесей ПАВ и полимеров, мицеллярно-полимерное щелочное заводнение и т.д. 3; микробиологические — закачка в нефтеносный пласт биологической массы с целью изменения внутренних свойств вытесняемого флюида. 4. волновые — воздействие на нефтяную залежь различными физическими полями (акустическими, гидродинамическими и тепловые поля).

Все эти методы извлечения остаточных (после заводнения) запасов нефти могут применяться в виде различных модификаций. Они сопровождаются сложнейшими физико-химическими, газодинамическими, микробиологическими, гравитационно-сейсмическими и др. процессами, большим риском получения не оптимальных результатов и требуют широких всесторонних исследований и промысловых испытаний перед их промышленным применением. Речь идет не о полном извлечении- нефти, оставшейся в заводненных пластах, а лишь о ее части. Даже в лабораторных условиях (на кернах) применение самых эффективных рабочих агентов не дает полного вытеснения остаточной нефти.

В настоящее время состояние исследований и испытания указанных методов свидетельствует о том, что все они дорогостоящие, сопровождаются большими технологическими осложнениями и не определенностью в процессе реализации. Для обеспечения; надежности и минимального риска необходимо решение многих научных, технологических и материально-технических проблем, к примеру, математическим моделированием [78].

Большое многообразие типов и характеристик нефтяных месторождений требует исследований обоснований применения того или иного метода. Важным направлением исследования в области эффективного применения методов повышения нефтеотдачи является математическое моделирование. На основании математических моделей можно оценить риск применения того или иного метода и прогнозировать процесс нефтевытеснения. Рассмотрим некоторые широко применимые методы и выявим их основные характеристики.

Полимерное заводнение. Основой для развития; данного метода послужили физические свойства водных растворов высокомолекулярных полимеров. Различная подвижность нефти и воды существенно ухудшают вытеснение. При: высокой вязкости нефти возникает вязкостная неустойчивость, приводящая к резкому уменьшению охвата пласта заводнения и снижению нефтеотдачи. Неоднородность пластов усиливает неравномерность вытеснения. Для снижения подвижности воды можно использовать загустители, в качестве которых обычно применяют высокомолекулярные водорастворимые полимеры (полиакриламиды и полисахариды) [24, 75].

Согласно имеющимся представлениям, дополнительная добыча нефти при закачке раствора полимера обусловлена регулированием подвижности фильтрующихся фаз. Подвижность растворов полимеров в пористой среде изменяется в зависимости от нескольких факторов. Наиболее существенный из них - сопротивление, обусловленное вязкостным рассеиванием. С ростом концентрации раствора его кажущаяся вязкость увеличивается, а подвижность уменьшается. При; этом течение растворов полимеров может быть ньютоновским, псевдопластичным, дилатантным или комбинированным. Следующий фактор - уменьшение водопроницаемости породы вследствие адсорбции и механического улавливания полимера породой. Дополнительное сопротивление при фильтрации раствора может возникать и? при проявлении полимером вязкоупругих свойств.

Выделить влияние вязкости и проницаемости на подвижность раствора весьма трудно. Поэтому кажущая вязкость и водопроницаемость количественно измеряются, так называемым, фактором сопротивления, который определяется отношением подвижности воды и раствора полимера. Одно из важнейших свойств полимеров — их способность адсорбироваться на поверхности породы пористой среды. Экспериментально было показано, что адсорбция полиакрил амидов достаточно велика и частично или полностью не обратима.

В результате адсорбции уменьшается размер и изменяется форма фильтрационных каналов пористого скелета. Некоторые поры оказываются недоступными для полимеров, другие блокируются неподвижными частицами полимеров. Эти факторы приводят к снижению водопроницаемости, и при: нагнетании; обычной воды вслед за оторочкой раствора полимера. Степень, снижения, измеряется фактором остаточного сопротивления.

Таким образом, использование полимеров в качестве загустителей определяется следующими их основными свойствами: кажущейся вязкостью их раствора, реологической характеристикой раствора, способностью адсорбироваться, скоростью и полнотой растворения. Все эти показатели зависят от технологии получения полимера, свойств растворителя и породы (минералогический состав коллектора, минерализацией закачиваемой и пластовых вод). Высокое содержание в породе глинистого материала: катионов кальция, магния, алюминия и других, сильно снижают вязкость растворов, уменьшая сопротивление и увеличивая адсорбционную способность.

Построение математических моделей

Вопросу фильтрации под действием вытесняющего агента - воды, посвящено большое количество работ. Для глубокого понимания процессов, происходящих в нефтяном пласте при его эксплуатации, необходимы как промысловые и лабораторные, так и вычислительные эксперименты. Технология вычислительного эксперимента включает в себя выбор гидродинамической, математической и численной моделей, подходящих для описания изучаемых явлений, разработку алгоритмов, программную реализацию и анализ результатов расчетов.

В результате развития теории фильтрации для описания течений в нефтяном пласте создано большое количество гидродинамических моделей, а с увеличением производительности вычислительных систем увеличилась их полнота в описании процессов фильтрации. Например, большой объем информации по моделям разноцветных жидкостей и поршневого вытеснения содержится в работах [в обзоре 66 и 91].

Фильтрующиеся жидкости; в горных породах являются многокомпонентными системами. Компонентами системы служат жидкости и газы, содержащие взвешенные эмульгированные или растворенные вещества. Движение фильтрационных жидкостей (флюидов) сопровождается диффузией этих веществ и массообменом между ними и горными породами, Некоторые из компонентов флюидов вступают во взаимодействие с горной; породой [19, 95].

Экспериментальные данные и опыт, накопленные при разработке месторожденийj привели к созданию модели двухфазной фильтрации. При исследовании двухфазной фильтрации предполагается выполнение обобщенного закона Дарси [111]. Решение задач двухфазной фильтрации сводится к решению системы дифференциальных уравнений в, частных производных. Сложность этой системы не позволяет получить аналитическое решение, которое может быть получено только для одномерного течения, а для неодномерного течения -лишь в частных случаях. Решение, полученное в одномерном случае при отсутствии капиллярных и массовых сил, показало, что даже при непрерывных начальных условиях может образовываться скачок насыщенности [98]. Таким образом, решение плоских и трехмерных задач может быть получено лишь численными методами. При численном решении: необходимо учитывать специфические особенности задач фильтрации, так как непосредственное применение разностных: схем, разработанных для уравнения переноса (например, в газовой динамике [67, 70]), не всегда эффективно.

В работах [46, 47] рассмотрен ряд вопросов, возникающих при численном решении задач двухфазной фильтрации, таких как учет капиллярных сил, аппроксимация граничных условий в связи с концевым эффектом, исследование явных и неявных разностных схем при решении задачи в потенциалах, применение метода расщепления по физическим процессам,

Значительное количество работ выполнено по гидродинамическому и математическому описанию процессов с использованием физико-химического заводнения процессов смешивающегося вытеснения в пласте построенному на основе общих уравнений многофазной фильтрации [27, 30, 59,68,83].

При; описании физико-химического заводнения в крупномасштабном приближении пренебрегается; капиллярными; силами и, диффузионными явлениями. Кроме нефти и воды вводится третья компонента - активная примесь (физический или химический агент), переносимая водой и нефтью (либо только водой), способная сорбироваться твердым скелетом и влиять на гидродинамические характеристики пористой среды [4, 29]. При этом распределение примеси между фазами: считается термодинамически равновесным. Обычно концентрация примеси бывает мала и уравнения баланса: фаз остаются без изменения. К этим уравнениям добавляется уравнение баланса примеси.

Решения таких; задач нашли свое отражение во многих работах. Например, в [30] получено автомодельное обобщенное решение при заданной суммарной скорости одномерного вытеснения, и непрерывной закачке активной примеси. В этой же работе для выделения единственного решения сформулированы условия устойчивости скачков. В работе [5] при закачке оторочки; активной примеси получено решение методом характеристик, и дана графоаналитическая процедура расчета основных технологических показателей [6]. В работе [33] произведен анализ зависимости структуры фронта вытеснения от условий фазового равновесия. Метод характеристик был успешно применен и к некоторым другим задачам одномерного вытеснения [28].

При численном решении задач заводнения с применением; активных примесей появляются дополнительные трудности, обусловленные присутствием концентрации С Уравнение для концентрации, как и для насыщенности, является дифференциальным уравнением гиперболического типа. Этим объясняется применение при решении уравнения ДЛЯ: концентрации тех же разностных схем, что и для насыщенности S. Различные алгоритмы и методы решения задач вытеснения нефти раствором активной примеси с применением разностных схем, отражены в работах [32, 50, 59, 72, 79].

Исследованию проблем многокомпонентной фильтрации и разработке численных методов решения задач подобного типа посвящены работы [52, 56, 71, 80, 84, 85, 92, 100, 102, 103]. Данные работы направлены на создание и усовершенствование математических моделей и алгоритмов расчетов, фильтрационных полей давления, насыщенности и компонентного состава. Сложности в математическом описании процессов движения дисперсных систем связаны с моделированием кинетики осаждения дисперсных примесей и блокирования пор.

Основные кинетические соотношения и обобщение на случай двухфазной фильтрации дано в работах [36-38]. В работе [101] также использованы кинетические соотношения и учтено явление блокирования пор частицами. В этой же работе применен подход с разбиением порового пространства на две среды. Первая содержит блокированные поры, а другая — не блокированные.

Функции распределения пор и частиц по размерам

Одной из основных характеристик микронеоднородности пористой среды является функция распределения пор по размерам. Моделирование изменений параметров пористой среды: и фильтрационного потока при взаимодействии полимера и частиц, как между собой, так и с пористой структурой произведем по аналогии с работами [41, 43]. В данных работах при моделировании структурных изменений монодисперсной взвеси с поровой структурой использованы функции распределения пор и частиц по размерам. Будем считать, что каждая; "точка" пласта характеризуется своей функцией распределения пор р = р (r,t), где г - радиус порового канала и функцией распределения частиц по размерам у/ = y/(v,і), где v - объем частицы (далее под размером частиц понимается их объем).

Если в процессе эксплуатации в пласте происходят структурные изменения, приводящие к изменению размеров и количества поровых каналов, то необходимо описать эволюцию функции распределения пор по размерам. Кинетику изменения опишем по аналогии с работой [81] при описании укрупнения частиц в золях.

Это изменение функции распределения вызывается тремя причинами. Во-первых, все поровые каналы, размеры которых к моменту t лежали в интервале от г до r+ur(rst)dt, за время dt уменьшатся на величину ur(r,t)dt и выйдут из рассматриваемого интервала. Число таких поровых каналов равно p(r,t)ur(rtt)dt. Во-вторых, поровые каналы из интервала от r+dr до r+dr+ur(r+dr,t)dt за тот же промежуток времени уменьшатся на величину ur(r+dr,t)dt и войдут в рассматриваемую область размеров. Число таких поровых каналов равно (p{r + dr, t)ur (г + dr, t)dt. Это так называемое "уравнение сплошности [81]" в пространстве размеров пор г. Индивидуальность процесса определяется коэффициентами щ и иц. Полученные уравнения отличаются от уравнения сплошности работы [81] наличием слагаемого ип в левой части.

Фильтрация частиц в поровом пространстве происходит при определенных условиях. Эти условия зависят от геометрического фактора и структурно - механических свойств глинистой суспензии. Геометрический фактор заключается в том, что размеры частиц должны быть меньше размера пор нефтяного коллектора. По данным различных исследователей существует три области соотношений размера частиц и пор [81]: - dn 10/ - свободное перемещение, - 3/ dn 10/ - кольматация пор, - dn Ъ1 - проникновение отсутствует. Кинетику изменения функции распределения частиц по объемам опишем аналогично тому, как это сделано для функции распределения пор по размерам. Пусть uv и щ будут соответственно скоростью роста размера и интенсивностью изменения количества частиц одного типоразмера в потоке. Тогда + ;(и?И-"г=0-.. (2.15)

Это уравнение сплошности в пространстве размеров частиц v. Индивидуальность процесса здесь также определяется коэффициентами uv и Полученные уравнения (2Л4) и (2.15) являются достаточно общими и могут быть использованы в широком круге задач, в которых учитываются структурные изменения порового пространства и дисперсионного состава в процессе фильтрации жидкостей. Для оценки скоростей сужения и блокирования поровых каналов смоделируем реальную пористую среду системой цилиндрических капилляров различных радиусов [69, 88] (см. рис. 2.1). Допущение 5, принятое ранее, позволяет характеризовать распределение горл по размерам той же функцией распределения, что и распределение пор по размерам. Скорость, с которой происходит сужение цилиндрического порового канала, вызванное осаждением частиц на его стенки, для однофазного потока можно

Скорость блокирования получим, учитывая допущения 1-3 и комбинируя закон Пуазейля для капилляра и закон Дарси для элемента пористой среды, представленного пучком капилляров.

Чтобы оценить скорость блокирования поровых каналов, воспользуемся четвертым допущением, согласно которому rg=hr, где h некоторая константа, одинаковая для всех каналов. Константа h характеризует форму горла капилляра, т.е. определяет размер частиц способных блокировать поровый канал. Предположим, что доля блокированных капилляров радиуса г пропорциональна количеству частиц, попавших в такие каналы [41], размеры которых удовлетворяют условию блокирования d 2rg, где d = ifbvjx - диаметр частицы объемом v. Коэффициент пропорциональности (5: р 0 можно назвать коэффициентом формы частиц.

Сравнение результатов лабораторного и эксперимента

Проведем сравнение с результатами двух серий лабораторных экспериментов, описанных в монографии [89]. Первая серия посвящена оценке флокулирующих свойств различных полимеров, изучению влияния дисперсной фазы на скорость образования флокул (агрегатов) и определению распределения глинополимерных агломератов по размерам при помощи телевизионного макроскопического анализатора. Во второй серии на насыпных моделях исследовалось влияние ПДС на поровое пространство. В первой серии экспериментов образование агрегатов наблюдалось в мерном цилиндре с применением чашки из фольги и торсионных весов. Во второй серии экспериментов распределение компонентов жидкости и твердой фазы во внутрипоровом пространстве насыпной модели изучалось методом импульсного ядерного магнитного резонанса. На рисунке ЗЛО. показаны начальное и конечное состояние функции распределения частиц по размерам, полученные экспериментально в мерном цилиндре. Следует отметить, что суммарные объемы частиц, соответствующие этим кривым, существенно отличаются. Основное внимание в эксперименте было уделено подсчету количества частиц различного размера. Их общее количество при этом бралось постоянным. При выводе же уравнения "сплошности" для функции распределения частиц по размерам предполагалось, что наблюдение ведется за частицами фиксированного объема, а подсчитываются изменения, как общего количества частиц, так и их распределения. Поэтому, в дальнейшем экспериментальная функция распределения частиц по размерами нормировалась таким образом, чтобы суммарные объемы частиц, соответствующие ее начальному и конечному состояниям, совпадали.

Численные результаты получены из решения одномерной задачи для фрагмента пласта, соответствующего насыпной модели в эксперименте. Наблюдения за изменениями в пористой среде велись в одном сеточном узле на расстоянии 0.1 м. от входного сечения. На рисунке 3.11. сопоставлены рассчитанные кривые 2, 3 с нормированной экспериментальной функцией распределения частиц по размерам (кривая — 1). Кривая 2 на этом рисунке соответствует ядру коагуляции в уравнении (2.32) в виде константы, зависящей только от концентрации полимера и частиц в потоке. Во второй серии лабораторных экспериментов модель нефтяного коллектора состояла из двух трубок длинной 1м., заполненных кварцевым, песком. Одна трубка характеризовалась высокой проницаемостью, другая -более низким значением проницаемости по сравнению с первой. Поровое пространство в этих трубках характеризуется функциями распределения пор по размерам, изображенными на рис. 3.12.

Подобие процессов, происходящих при полимердисперсном воздействии на различные насыпные модели пласта, позволяет провести сравнительный анализ для одной трубки, к примеру соответствующей низкой проницаемости и характеризуемой функцией распределения пор на рис. 3.12. Исходными данными послужили значения: пористости т=0,25; водонасыщенности Sw=0,25 и проницаемости к=0,15мкм2. В качестве примера рассмотрим течение во фрагменте пласта протяженностью 250 м и толщиной 5 м, сложенном из двух пропластков с различными проницаемостями, отличающимися в десять раз. В переходной области между двумя пропластками толщиной 0,33 м проницаемость меняется линейно. Пористость пропластков полагалась одинаковой, равной 0,2, Закачка оторочки полимера производилась в течение 25 суток после насыщения пласта водой. Спустя 40 суток с момента окончания нагнетания полимера в пласт, в течение 25 суток закачивался раствор дисперсных частиц. Коэффициент Генри в изотерме сорбции полимера полагался равным 0,3. Решение получено при помощи метода конечных элементов на треугольной сетке. Использовались линейные конечные элементы. Пласт покрывался сеткой из 750 элементов, содержащей 416 узлов. Некоторые результаты расчетов воздействия на пласт ПДС приведены на рис. 3.15-3.19. Критерием прекращения вычислений являлось достижение обводненности продукции на выходе 97%. На рисунке 3.15 показано изменение водонасыщенности Sw при обычном заводнении и Spds при заводнении с применением ПДС, на рис. 3.16 - поле скоростей фильтрации VB пласте. На рис. 3.17 приведено изменение концентраций полимера и частиц с течением времени. Изменения пористости т и проницаемости к в результате воздействия ПДС приведены на рисунке 3.18. По рисункам можно проследить динамику образования слабо проницаемого барьера при взаимодействии полимердисперсных агрегатов с пористым телом, приводящего к снижению динамической пористости и проницаемости в высокопроницаемой части пласта.

Видно, что в начале вытеснения нефти водой основные массы закачиваемой воды фильтруются по высокопроницаемому пропластку (длина векторов скорости больше) находящемуся в нижней части рисунка. При этом фильтрация в= низкопроницаемой части практически отсутствует, что иллюстрируется приведенным полем скоростей для времени t=100 и 225 сут. Некоторые изменения направлений; фильтрационного потока на входе в пласт, соответствующее времени t=225 сут, объясняется закачкой в пласт оторочки полимера, что сопровождается увеличением вязкости жидкости в высокопроницаемой части и приводит к незначительному перераспределению направлений фильтрационного потока. Время t 295 сут. соответствует началу взаимодействия оторочек (т.е. времени, когда оторочка частиц горных пород "догоняет" оторочку полимера) и процессу образования барьера в высокопроницаемой части, что отражает изменение направления скорости фильтрации. По последним двум иллюстрациям видно, что образовавшийся в высокопроницаемой части пласта барьер привел к значительному вовлечению в активную разработку нефти из слабопроницаемой части пласта.

Похожие диссертации на Моделирование полимердисперсного воздействия на нефтяные пласты