Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Относительные фазовые проницаемости. Развитие концепции и методов определения 10
1.1. Концепция фазовых проницаемостей 12
1.2. Методы определения ОФП 19
1.2.1. Расчетные методы 19
1.2.2. Экспериментальные методы 25
1.3. Применение микромоделей при расчете ОФП для трещиноватых пород-коллекторов 34
1.4. Определение ОФП при моделировании процессов теплового воздействия на пласт 37
1.5. Выводы по главе 41
Глава II. Экспериментальные определения ОФП методом нестационарного вытеснения 42
2.1. Анализ методов расчета ОФП по результатам нестационарного вытеснения 42
2.2. Разработка программы расчета ОФП 53
2.3. Результаты определения функций ОФП 61
2.4. Вопрос о нормировке функций ОФП 66
2.5. Исследование степени влияния метода определения ОФП на результаты гидродинамического моделирования разработки месторождений 69
2.6. Выводы по главе 73
Глава III. Развитие методов расчета ОФП по результатам нестационарного вытеснения в трещиноватых коллекторах 74
3.1. Описание микромодели трещиноватой породы 76
3.2. Исследование однофазного движения в системе трещин 84
3.3. Исследование процесса совместного движения двух фаз по системе трещин 91
3.4. Использование микромоделей при расчете двухфазных ОФП для трещиноватых коллекторов 98
3.5. Выводы по главе 106
Глава IV. Совершенствование методов определения ОФП для моделей тепловых процессов разработки месторождений высоковязких нефтей 107
4.1. Исследования зависимости ОФП от температуры 108
4.2. Описание образца, рабочих жидкостей и используемого оборудования 109
4.3. Проведение эксперимента и расчет кривых ОФП 112
4.4. Оценка влияния температурной зависимости ОФП на результаты моделирования тепловых методов 118
4.5. Использование экспериментальных данных для оценки эффективности тепловых методов воздействия на пласт 121
4.6. Выводы по главе 127
Глава V. Разработка метода расчета модифицированных ОФП для слоисто-неоднородных коллекторов 128
5.1. Разработка метода расчета ОФП слоисто-неоднородного пласта 129
5.2. Оценка применимости метода при построении моделей слоисто- неоднородных коллекторов 136
5.3. Выводы по главе 140
Выводы и рекомендации 141
Список литературы 143
- Применение микромоделей при расчете ОФП для трещиноватых пород-коллекторов
- Анализ методов расчета ОФП по результатам нестационарного вытеснения
- Исследование однофазного движения в системе трещин
- Проведение эксперимента и расчет кривых ОФП
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время большинство крупных месторождений Республики Татарстан (РТ) вступили в позднюю стадию разработки, характеризующуюся падением добычи нефти и ростом обводненности продукции. Одновременно с этим начинает разрабатываться большое число более мелких месторождений, характеризующихся многообразием геолого-физических свойств. В этих условиях все большее значение приобретает гидродинамическое моделирование процесса разработки с целью определения структуры извлекаемых и остаточных запасов нефти, прогнозирования показателей разработки и т.д.
Одними из важнейших исходных данных для создания гидродинамических моделей являются функции относительных фазовых проницаемостей (ОФП) в зависимости от насыщенности флюидами. Однако, надежных данных о фазовых проницаемостях, определенных для условий конкретного месторождения, зачастую не хватает. Это объясняется сложностью экспериментальных методик по определению ОФП на керне. В связи с этим актуально развитие простых и экспрессных лабораторных методов определения ОФП на образцах реальных пород с моделированием пластовых условий при повышении точности результатов.
Экспериментальное определение ОФП для сложнопостроенных коллекторов вызывает дополнительные сложности, решение которых без применения новых методов невозможно. Одно из наиболее современных и динамично развивающихся направлений в изучении многофазного движения в пространстве пород-коллекторов — это создание и использование микромоделей. При помощи микромоделирования можно изучать связь между характеристиками системы на микроуровне (размеры пор, поровых каналов, апертуры трещин, и т.д.) и макроскопическими параметрами (пористость, абсолютные и фазовые проницаемости, капиллярные давления, и т.д.). Создание и использование микромоделей при обработке результатов экспериментов позволит улучшить понимание процессов, происходящих при разработке сложнопостроенных коллекторов, таких как карбонаты.
В последнее время активно вводятся в разработку месторождения высоковязких нефтей (ВВН) и природных битумов. Для эффективной выработки запасов таких месторождений необходимо применение тепловых методов увеличения нефтеотдачи. Возникает необходимость в моделировании процессов теплового воздействия на пласт, что, в свою очередь, подразумевает потребность в функциях ОФП для этих моделей. Функции ОФП, необходимые в качестве исходных данных для тепловых моделей, имеют дополнительную особенность — они должны определяться в зависимости от температуры. Это делает процесс получения ОФП еще более продолжительным и трудоемким. В связи с этим возникает потребность в разработке новых лабораторных методов, позволяющих в сравнительно короткие промежутки времени получать ОФП для двухфазной системы «ВВН-вода» в заданном диапазоне значений температуры.
Отдельным вопросом стоит проблема модификации функций ОФП при укрупнении ячеек в гидродинамических моделях месторождений. Многие из существующих методов расчета основаны на гидродинамическом моделировании и сложны в применении. Поэтому актуальной является разработка упрощенной методики расчета модифицированных ОФП для некоторых практически важных случаев.
Цели работы:
Совершенствование методов экспериментального определения функций ОФП.
Разработка новых подходов к применению этих зависимостей при гидродинамическом моделировании нефтяных месторождений.
Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Анализ существующих методов определения ОФП и выбор оптимальной методики для практического применения.
Определение функций ОФП на образцах коллекторов, представляющих продуктивные отложения месторождений РТ, анализ и обобщение этих данных
Разработка новых подходов к обработке данных лабораторных экспериментов по вытеснению в сложнопостроенных трещиноватых коллекторах и расчету ОФП при помощи микромоделей.
Разработка метода проведения эксперимента и метода расчета ОФП зависящих от температуры.
Оценка степени влияния корректности определения ОФП на результаты гидродинамического моделирования.
Разработка метода расчета модифицированных ОФП для слоисто- неоднородных пластов.
Методика исследований. Решение поставленных задач проводилось с использованием лабораторного моделирования процесса вытеснения нефти водой на образцах керна пород-коллекторов. Для обработки экспериментальных данных использовались современные математические методы, оригинальные алгоритмы и программы, разработанные на их основе. Для микромоделирования использовалась разработанная нами программа «NetworkFlow». Тестирование и апробация разработанных программ проводилась с использованием опубликованных ранее результатов экспериментальных и теоретических исследований. Для гидродинамического моделирования применялись пакеты программ CMG-STARS, SENSOR и Tempest.
Научная новизна:
Установлены эмпирические зависимости, позволяющие на основе данных о свойствах коллекторов и пластовых флюидов провести приближенную оценку ОФП для различных типов пород, когда данные экспериментальных исследований недоступны.
Разработан новый метод определения функций ОФП для трещиноватого коллектора с использованием микромоделирования, позволяющий получать функции ОФП на основе экспериментальных данных по вытеснению. . 3. Предложен новый метод физического моделирования, который позволяет определять функции ОФП при нестационарном режиме нагрева, что делает возможным достижение лучшего соответствия процессам в пласте при использовании тепловых методов разработки.
Установлены эмпирические зависимости остаточной нефтенасыщенности и ОФП в концевых точках от температуры для месторождений высоковязких нефтей на территории РТ.
Разработана новая упрощенная методика расчета модифицированных функций ОФП для пластов со слоистой неоднородностью, которая обеспечивает низкую погрешность, если используется для определенных допустимых значений коллекторских свойств.
Основные защищаемые положения:
Метод определения функций ОФП для трещиноватого коллектора с использованием микромоделирования.
Метод физического моделирования для получения функций ОФП зависящих от температуры.
Методика осреднения ОФП для слоисто-неоднородного пласта для применения при укрупнении ячеек гидродинамической модели.
Практическая значимость работы:
В ходе научных исследований определено значительное количество функций ОФП для коллекторов, представляющих продуктивные отложения на территории РТ и прилегающих территорий. Эти данные широко применяются при создании гидродинамических моделей и проектировании разработки месторождений в ОАО «Татнефть», ОАО «РИТЭК» и других компаний.
При помощи численных экспериментов установлена целесообразность применения в гидродинамических моделях функций ОФП, определенных при моделировании пластовых условий конкретного месторождения и с учетом специфики моделируемого процесса (например, с учетом зависимости ОФП от температуры).
Новый метод определения ОФП для различных температур позволяет ускорить процесс определения эксперимента в несколько раз, а предлагаемая методика расчета предоставит возможность получить ОФП для любого значения температуры в заданном диапазоне.
Разработанная методика осреднения ОФП для слоисто-неоднородного пласта позволяет получить данные об ОФП при укрупнении ячеек в гидродинамических моделях без применения сложных вычислительных программ и громоздких расчетных методов.
При помощи микромоделирования показано, что при проведении экспериментов по вытеснению необходимо соблюдать подобие пластовым флюидам не только по вязкости и плотности, но и по межфазному натяжению и углу смачивания.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались следующих конференциях и семинарах: VI конгрессе нефтепромышленников России, г. Уфа, 2005;
Всероссийской научно-практической конференции «Большая нефть XXI века», г. Альметьевск, 2006;
Смотре-конкурсе «Вопросы петрофизики и количественной интерпретации данных каротажа», г. Москва, 2006;
Международной научно-практической конференции «Повышение нефтеотдачи пластов на поздней стадии разработки нефтяных месторождений и комплексное освоение высоковязких нефтей и природных битумов», г. Казань, 2007; VII Открытой научно-практической конференции молодых работников ОАО «Татнефть», посвященной добыче трехмиллиардной тонны нефти в Республики Татарстан, г. Альметьевск, 2007;
Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы поздней стадии освоения нефтегазодобывающих регионов», г. Казань, 2008; VIII Молодежной научно-практической конференции ОАО «Татнефть», посвященной 60-летию разработки Ромашкинского месторождения, г. Альметьевск, 2008;
Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 10 публикациях, в т.ч. в 2 статьях из списка научных журналов, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из 5 глав, введения и заключения, библиографического списка из 117 наименований и содержит 155 страниц машинописного текста, 54 рисунка и 10 таблиц.
Работа выполнена в Татарском научно-исследовательском институте нефти (ТатНИПИнефть) ОАО «Татнефть».
Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю д.т.н. Ибатуллину Равилю Рустамовичу и научному консультанту к.ф.-м.н. Мусину Камилю Мугаммаровичу за постоянное внимание к диссертационной работе. Автор благодарен Юдинцеву Е.А. за ценные советы и замечания, сделанные по ходу проведения экспериментов и при обработке их результатов. Автор благодарит сотрудников лаборатории петрофизики ТатНИПИнефть Архипова В.Е., Сахипгараева И.Т., Казакова Е.А. за помощь в проведении экспериментов.
Применение микромоделей при расчете ОФП для трещиноватых пород-коллекторов
Физические свойства коллектора. Среди свойств коллектора, влияющих на характер ОФП, особая роль принадлежит структуре порового пространства. В работе [106] было установлено, что кривые ОФП значительно различаются для сцементированных образцов реальной пористой среды и несцементированных насыпных моделей. Такой результат говорит о том, что использование при гидродинамическом моделировании кривых ОФП, полученных на песке не вполне правомочно.
Установлено, что наличие глинистого материала в породе может вести к увеличению остаточной водонасыщенности и уменьшению проницаемости для воды при остаточной нефтенасыщенности с ростом содержания глин в породе [21, 106, 110].
Свойства флюидов. В результате анализа первых экспериментов по определению ОФП был сделан вывод, что ОФП не зависят от вязкости. Однако позднее экспериментально была доказана неправомерность этого утверждения. С увеличением вязкости воды наблюдается рост фазовой проницаемости по смачивающей фазе [85, 92].
На ОФП оказывает влияние также межфазное натяжение между вытесняемым и вытесняющим флюидом. Установлено, что снижение межфазного натяжения ведет к незначительному повышению фазовых проницаемостей по смачивающей и по несмачивающей фазе [93]. Проницаемость по несмачивающей фазе существенно возрастает лишь при очень малых величинах межфазного натяжения [66, 85]. При высоких значениях межфазного натяжения диапазон совместного течения более узкий [85].
Смачиваемость. В неизмененной пористой среде большинство минералов, составляющих скелет породы, гидрофильны, а гидрофобность коллекторов является следствием адсорбции на поверхность породы полярных компонентов нефти [67].
Смачиваемость оказывает значительное влияние на кривые ОФП для нефти и воды. Так с увеличением гидрофильности кривые ОФП смещаются вправо, в сторону повышенных значений водонасыщенности. Для гидрофильных коллекторов точка пересечения кривых находится правее значения водонасыщенности, равного 50%. С ростом гидрофобности при одном и том же значении водонасыщенности проницаемость для воды увеличивается, а для нефти уменьшается. Кроме того, установлено, что величина отношения проницаемости для воды при остаточной нефтенасыщенности к проницаемости для нефти при неснижаемой водонасыщенности в гидрофильных коллекторах меньше 0,3, в то время как в гидрофобных это соотношение близко к единице [68]. Следовательно, по виду кривых ОФП можно сделать заключение о преимущественном смачивании породы водой или нефтью.
Таким образом, для получения достоверных значений ОФП следует проводить их определение в условиях, моделирующих естественную физико- химическую обстановку пласта [21, 42].
Температура. Рассмотренные выше факторы в значительной степени зависят от температуры. Поэтому она косвенно оказывает влияние на вид кривых ОФП [21].
При изменении температуры могут меняться коллекторские свойства пород в результате изменения размеров и формы пор, а также объема цемента и свойств глинистых минералов.
При повышении температуры меняются свойства жидкостей: понижается поверхностное натяжение на границе с породой, а межфазное натяжение между жидкостями может как понижаться, так и повышаться в зависимости от состава жидкостей. Полярные компоненты нефти, адсорбировавшиеся на поверхность, пор могут десорбироваться при высокой температуре.
С изменением температуры изменяется и смачиваемость — важнейшая характеристика системы порода-жидкость. С увеличением температуры возрастает гидрофильность коллекторов нефти и газа, что в свою очередь влияет на фазовые проницаемости.
Скорость движения флюидов. При изучении влияния скорости движения флюидов на ОФП в общем случае делается предположение о том, что главной причиной этого феномена является капиллярный концевой эффект. Концевой эффект проявляется в повышенной насыщенности смачивающей фазы на выходном конце исследуемого образца. Это явление связано с прерывностью в капиллярных свойствах системы. В пространстве пласта капиллярные силы действуют одинаково во всех направлениях и поэтому взаимно компенсируют друг друга. При лабораторных экспериментах наблюдается разрыв потока флюида на выходе из образца. Когда движущийся флюид выходит в открытое пространство при атмосферном (или моделируемом пластовом) давлении, капиллярные силы действуют в образце и стремятся предотвратить выход смачивающей фазы из породы. Скопление смачивающей фазы на выходном конце образца ведет к скачку величины насыщенности в породе, что создает помехи для измерений ОФП [65]. Поэтому при лабораторных определениях ОФП прибегают к различным методам, которые призваны исключить влияние концевого эффекта на результаты определения ОФП. Среди таких методов наиболее часто упоминается искусственное повышение скорости вытеснения, использование образцов большой длины с проведением замеров на его срединной части, а также шлифовка торцов отдельных образцов и помещение между ними слоя измельченной породы для удаления концевых эффектов на стыках отдельных образцов.
В работе [74] отмечается возможность учета капиллярных сил и влияния капиллярного эффекта при определении ОФП. Это может быть достигнуто применением современных алгоритмов автоматической адаптации ОФП к экспериментальным данным. Использование данного алгоритма позволит проводить эксперименты по определению ОФП на скоростях близких к скорости перемещения фронта вытеснения на конкретном месторождении, что рекомендуется многими исследователями [21, 72, 108].
Анализ методов расчета ОФП по результатам нестационарного вытеснения
Физические свойства коллектора. Среди свойств коллектора, влияющих на характер ОФП, особая роль принадлежит структуре порового пространства. В работе [106] было установлено, что кривые ОФП значительно различаются для сцементированных образцов реальной пористой среды и несцементированных насыпных моделей. Такой результат говорит о том, что использование при гидродинамическом моделировании кривых ОФП, полученных на песке не вполне правомочно.
Установлено, что наличие глинистого материала в породе может вести к увеличению остаточной водонасыщенности и уменьшению проницаемости для воды при остаточной нефтенасыщенности с ростом содержания глин в породе [21, 106, 110].
Свойства флюидов. В результате анализа первых экспериментов по определению ОФП был сделан вывод, что ОФП не зависят от вязкости. Однако позднее экспериментально была доказана неправомерность этого утверждения. С увеличением вязкости воды наблюдается рост фазовой проницаемости по смачивающей фазе [85, 92].
На ОФП оказывает влияние также межфазное натяжение между вытесняемым и вытесняющим флюидом. Установлено, что снижение межфазного натяжения ведет к незначительному повышению фазовых проницаемостей по смачивающей и по несмачивающей фазе [93]. Проницаемость по несмачивающей фазе существенно возрастает лишь при очень малых величинах межфазного натяжения [66, 85]. При высоких значениях межфазного натяжения диапазон совместного течения более узкий [85].
Смачиваемость. В неизмененной пористой среде большинство минералов, составляющих скелет породы, гидрофильны, а гидрофобность коллекторов является следствием адсорбции на поверхность породы полярных компонентов нефти [67].
Смачиваемость оказывает значительное влияние на кривые ОФП для нефти и воды. Так с увеличением гидрофильности кривые ОФП смещаются вправо, в сторону повышенных значений водонасыщенности. Для гидрофильных коллекторов точка пересечения кривых находится правее значения водонасыщенности, равного 50%. С ростом гидрофобности при одном и том же значении водонасыщенности проницаемость для воды увеличивается, а для нефти уменьшается. Кроме того, установлено, что величина отношения проницаемости для воды при остаточной нефтенасыщенности к проницаемости для нефти при неснижаемой водонасыщенности в гидрофильных коллекторах меньше 0,3, в то время как в гидрофобных это соотношение близко к единице [68]. Следовательно, по виду кривых ОФП можно сделать заключение о преимущественном смачивании породы водой или нефтью.
Таким образом, для получения достоверных значений ОФП следует проводить их определение в условиях, моделирующих естественную физико- химическую обстановку пласта [21, 42].
Температура. Рассмотренные выше факторы в значительной степени зависят от температуры. Поэтому она косвенно оказывает влияние на вид кривых ОФП [21].
При изменении температуры могут меняться коллекторские свойства пород в результате изменения размеров и формы пор, а также объема цемента и свойств глинистых минералов.
При повышении температуры меняются свойства жидкостей: понижается поверхностное натяжение на границе с породой, а межфазное натяжение между жидкостями может как понижаться, так и повышаться в зависимости от состава жидкостей. Полярные компоненты нефти, адсорбировавшиеся на поверхность, пор могут десорбироваться при высокой температуре.
С изменением температуры изменяется и смачиваемость — важнейшая характеристика системы порода-жидкость. С увеличением температуры возрастает гидрофильность коллекторов нефти и газа, что в свою очередь влияет на фазовые проницаемости.
Скорость движения флюидов. При изучении влияния скорости движения флюидов на ОФП в общем случае делается предположение о том, что главной причиной этого феномена является капиллярный концевой эффект. Концевой эффект проявляется в повышенной насыщенности смачивающей фазы на выходном конце исследуемого образца. Это явление связано с прерывностью в капиллярных свойствах системы. В пространстве пласта капиллярные силы действуют одинаково во всех направлениях и поэтому взаимно компенсируют друг друга. При лабораторных экспериментах наблюдается разрыв потока флюида на выходе из образца. Когда движущийся флюид выходит в открытое пространство при атмосферном (или моделируемом пластовом) давлении, капиллярные силы действуют в образце и стремятся предотвратить выход смачивающей фазы из породы. Скопление смачивающей фазы на выходном конце образца ведет к скачку величины насыщенности в породе, что создает помехи для измерений ОФП [65]. Поэтому при лабораторных определениях ОФП прибегают к различным методам, которые призваны исключить влияние концевого эффекта на результаты определения ОФП. Среди таких методов наиболее часто упоминается искусственное повышение скорости вытеснения, использование образцов большой длины с проведением замеров на его срединной части, а также шлифовка торцов отдельных образцов и помещение между ними слоя измельченной породы для удаления концевых эффектов на стыках отдельных образцов.
В работе [74] отмечается возможность учета капиллярных сил и влияния капиллярного эффекта при определении ОФП. Это может быть достигнуто применением современных алгоритмов автоматической адаптации ОФП к экспериментальным данным. Использование данного алгоритма позволит проводить эксперименты по определению ОФП на скоростях близких к скорости перемещения фронта вытеснения на конкретном месторождении, что рекомендуется многими исследователями [21, 72, 108].
Исследование однофазного движения в системе трещин
Начиная с первых исследований, посвященных экспериментальным исследованиям совместного движения флюидов в карбонатных коллекторах, отмечалось, что расчет кривых ОФП по результатам этих экспериментов имеющимися методами может давать ошибочные результаты [108].
Как уже отмечалось ранее, при использовании общепринятой теории совместного движения нескольких флюидов порода-коллектор, состоящая из пор, поровых каналов и твердого скелета, представляется как непрерывный континуум, каждой точке которого присваиваются определенные свойства (пористость, проницаемость, и т.д.) [72]. Таким образом, различные типы пород — поровые и трещиноватые, моделируются одинаково. Единственное, что может их отличать - это различие в свойствах. При этом очевидно, что микропроцессы, происходящие в поровых и трещиноватых коллекторах существенно отличаются друг от друга. Принципиальное различие между описываемыми процессами и математической моделью ведет к ошибкам при расчете функций ОФП.
На основе теории, изложенной в работе [5] Г.И. Баренблаттом, Ю.П. Желтовым и Кочиной А.Н. была разработана концепция, получившая название модели двойной пористости. В соответствии с этой моделью трещиноватая порода представляется в виде отдельных блоков матрицы, разделенных трещинами. При этом появляется необходимость учитывать процессы массообмена между матрицей и трещинами. Для этого общепринятые дифференциальные уравнения многофазного движения флюидов видоизменяются путем ввода в них функций, описывающих процесс массопереноса.
В работе [114] отмечается, что в моделях двойной пористости и моделях двойной пористости/двойной проницаемости необходимо учитывать процессы пропитывания, гравитационного дренирования, диффузии и капиллярную непрерывность между блоками матрицы и трещинами. Все это усложняет применение таких моделей для обработки экспериментальных данных по нестационарному вытеснению в трещиноватых коллекторах.
Другим подходом к описанию сложной структуры емкостного пространства трещиноватых коллекторов является создание микромоделей. Так трещиноватая порода может быть представлена сетью взаимосвязанных каналов - трещин конечной длины, пересекающихся между собой [103]. Свойства трещин, такие как ширина, апертура, и т.д. могут быть заданы с использованием функций распределения. При этом существует возможность воспроизвести широкий диапазон изменения апертур трещин, а также свойства их поверхности и степень соединенности трещин друг с другом.
Таким образом, можно использовать микромодели при обработке экспериментальных данных по вытеснению нефти водой в трещиноватых коллекторах. Для этого можно предложить сочетание описанного ранее метода адаптации модели к экспериментальным данным и микромоделирования.
Наиболее развитыми на данный момент микромоделями трещиноватых коллекторов являются модели, учитывающие шероховатость трещин. Как уже отмечалось ранее, на данный момент опубликовано большое количество работ, которые были посвящены разработке таких моделей [75, 98, 99, 101, 111, 112]. Метод моделирования движения флюидов через микромодель, использованный в данной работе, основывается на методе, опубликованном в [116]. Моделирование движения флюида через систему трещин состоит из трех основных шагов: 1. Создание системы трещин, 2. Расчет движения флюидов по трещинам, 3. Расчет макроскопических параметров, таких как пористость, абсолютные и фазовые проницаемости. Создание системы трещин Сеть трещин обычно характеризуется следующими, параметрами: плотностью трещин, их ориентацией, длиной и апертурой. Аналогично со статьей [116] в данном случае трещины имеют шероховатую поверхность, что означает изменение апертуры трещины по ее длине. Исследование фокусируется на системах с трещинами, имеющими размеры порядка микронов. Система является двумерной и состоит из трещин двух типов, одни из которых ориентированы по направлению потока флюида, а другие — перпендикулярно направлению потока флюида. Нами предложен следующий метод генерации сети трещин. Сначала в зависимости от плотности расположения создается необходимое количество трещин и вычисляется их расположение (рис. 3.1). Затем каждая трещина разбивается на сегменты, которым присваиваются такие параметры как апертура и ширина. Далее создается уникальная структура порового пространства. Это делается следующим образом. Задается определенная доля сегментов, которые должны быть удалены из трещин. Этот параметр назовем коэффициентом разрывности трещин (КРТ). Если КРТ равен нулю, то стирания сегментов не происходит и сеть трещин выглядит как целостная решетка. Равенство КРТ единице означает, что все сегменты. должны быть удалены, и в этом случае система не имеет трещин. На рис. 3.2 приведены системы трещин, созданные при различных значениях КРТ.
Проведение эксперимента и расчет кривых ОФП
Особенностью моделирования тепловых методов воздействия на пласты является необходимость учитывать изменение свойств пластовой системы с изменением температуры. В частности, необходимо знать характер зависимости ОФП от температуры. Такое требование резко усложняет процесс экспериментального определения функций ОФП, делая его более трудоемким и продолжительным по времени. В данной главе предложен новый метод экспериментального определения ОФП по результатам экспериментов по нестационарному вытеснению при разных температурах.
Часто из-за отсутствия данных о зависимости ОФП от температуры при моделировании используют одни и те же кривые ОФП для разных температур. Необходимо дать оценку корректности такого подхода и исследовать характер влияния зависимости ОФП от температуры на результаты моделирования теплового воздействия на пласт.
При практической реализации тепловых методов возникает вопрос о соотношении затрат на прогрев пласта и эффекта от дополнительно вовлекаемой в разработку нефти и при какой температуре прогрева пласта такое соотношение будет в пользу прибыли. В данной главе показано, как можно использовать результаты экспериментов по вытеснению на разных температурах для оценки этого значения температуры. Также использованы критерии энергетической эффективности процесса для оценки оптимальной температуры прогрева пласта.
Влияние температуры на фазовые проницаемости исследовалось различными авторами. Анализ этих данных выявляет некоторые тенденции. В большинстве исследований, которые проводились с искусственными кернами и с использованием очищенных нефтей, ОФП практически не зависела от температуры, что не может быть принято за верный результат [73]. С другой стороны, эксперименты, которые проходили с использованием реального керна и пластовых флюидов, показали, что связанная водонасыщенность увеличивается и остаточная нефтенасыщенность снижается с повышением температуры. Также известно, что повышение температуры вызывает десорбцию тяжелых асфальтеновых примесей, вызывая гидрофилизацию породы [67, 68]. Таким образом, изменение температуры может значительно влиять на результаты определения функций ОФП.
Следует отметить, что во всех исследованиях зависимость ОФП от температуры определялась при помощи целой серии экспериментов: для каждого значения температуры проводился отдельный эксперимент. Такой метод делает определение ОФП для разных температур очень трудоемким и продолжительным, так как длительность серии экспериментов складывается из количества времени, которое занимает проведение всех экспериментов и подготовительных операций. Поэтому определение ОФП для нескольких температурных точек может занять длительный промежуток времени.
Для сокращения длительности эксперимента по определению ОФП при разных температурах предлагается следующая последовательность эксперимента [55, 56]. Опыт начинается при заданной начальной температуре (возможно комнатной). При этой температуре через образец исследуемой пористой среды прокачивается необходимое количество вытесняющего агента. После этого подача вытесняющего флюида останавливается, температура эксперимента повышается, и процесс закачки восстанавливается. Такое ступенчатое повышение температуры повторяется необходимое количество раз до достижения требуемой максимальной температуры.
Этот метод опробован на эксперименте с моделью из несцементированного битумонасыщенного песчаника Ашальчинского месторождения.
