ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ВЫТЕСНЕНИЯ ГАЗА ВОДОЙ И ВОДЫ ГАЗОМ.

Метки: газ

 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ВЫТЕСНЕНИЯ ГАЗА ВОДОЙ И ВОДЫ ГАЗОМ.

 

Исследование процессов попеременного вытеснения одного флюида другим, происходящих, например, при эксплуатации ПХГ и разработке нефтяных месторождений, позволило сделать вывод о прогрессирующем, но затухающем во времени сокращении полезного объема ПХГ [1], а также об увеличении остаточной нефтенасыщенности при повторном нефтенасыщении промытого в условиях заводнения пласта [2,3]. Продолженные исследования по данной теме ставили задачу определения фильтрационных параметров модели для газовой и водяной фаз при изменении направления процессов вытеснения.

 

В предпринятых лабораторных исследованиях модель пласта размещалась вертикально. Это снимало остроту рассмотренной в [4] проблемы расслоения газоводяной смеси в поперечном сечении модели.

 

Для получения искомых параметров и закономерностей была создана лабораторная установка (рисунок).

 

Толстостенная труба длиной 1,346 м и внутренним диаметром 2 см с внутренней стороны была покрыта эпоксидной смолой. Трубу заполняли песком при непрерывной трамбовке и постукивании молотком по ее внешней стенке. Созданная таким образом модель пласта была исследована в условиях однофазной фильтрации для определения его коллекторских свойств. В качестве рабочего агента использовали азот. Коэффициент пористости многократно определяли по методу падения пластового давления.

 

Среднее его значение составило 37,6 %.

 

Затем модель пласта многократно исследовали при установившихся режимах фильтрации азота. Среднее значение коэффициента проницаемости k1 модели пласта оказалось равным 17,4 мкм2 а средний коэффициент B* в двучленном законе сопротивления - 4,5 х 10(5) 1/см.

 

После этого модель насыщали азотом до рабочего давления 1 МПа. Пластовая температура соответствовала комнатной.

 

Лабораторные эксперименты выполнялись поэтапно:

 

Этап 1. Газ из модели пласта вытесняли водой в направлении снизу вверх в течение 3,66 ч. При этом замеряли давление на входе и выходе модели и фиксировали динамику параметров извлекаемого из пласта газа.

 

После появления воды на выходе модели через нее прокачивали воду в количестве 0,4 объема пор модели, что обусловлено количеством оставшейся жидкости в прессе в вытесняющей камере после прорыва воды. На последующих этапах вытеснения газа водой этот объем был увеличен приблизительно до 0,75 объема пор модели.

 

Расход воды замеряли сразу после ее прорыва, причем многократно с небольшим временным интервалом при фиксируемых давлениях на входе и выходе модели, и заканчивали после остановки пресса. Эти замеры позволили определить коэффициент проницаемости по воде kв при наличии остаточной газонасыщенности.

 

Средний коэффициент проницаемости по воде в конце этапа 1 составил 4,08 мкм2. В течение этого этапа из модели пласта извлекали 149,6 см3 газа.

 

Этап 2. Из обводненной модели пласта воду вытесняли газом в направлении сверху вниз в течение 3,68 ч.

 

При вытеснении воды газом давление замеряли на входе и выходе модели (теперь под входом модели понимается место закачки газа), фиксировали также объемы вытесняемой воды до момента прорыва газа на выходе модели. Накопленный объем извлеченной воды Vвнакопл составил 88,7 см3.

 

После прорыва газа модель пласта продували газом. Объем газа, прошедший через пористую среду после прорыва газа, Vгпрокач равнялся 527,4 см3.

 

Затем модель пласта исследовали при установившихся режимах фильтрации азота, в результате чего определяли коэффициент проницаемости по газу и коэффициент B* в двучленном законе сопротивления в присутствии остаточной воды.

 

В результате замеров среднее значение коэффициента проницаемости оказалось равным 9,97 мкм2 а величина B* возросла до 1,2-10(6) 1/см.

 

Этап 3. Газ из модели с остаточной водонасыщенностью вытесняли водой в направлении снизу вверх и т. д.

 

В общей сложности реализовано 10 этапов вытеснения одного флюида другим.

 

Итоговые результаты экспериментов на подготовительном однофазном (нулевом) и 10 основных этапах (таблица) позволяют отметить следующее.

 

Подтвердился вывод А. Л. Хейна [1], полученный в результате экспериментов на горизонтальной модели, о том, что полезная емкость ПХГ (обводняемой и осушаемой модели пласта) уменьшается во времени.

 

Так, после вытеснения газа водой на этапе 1 было суммарно извлечено Vг.вытес = 149,6 см3 газа, на этапе 5 Vг.вытес = = 115,7 см3, а на этапе 9 Vг.вытес = 109,8 см3. Другими словами, за счет перераспределения фаз в поровом пространстве, вследствие проявления капиллярных сил, накопленный объем газа за время этапа 10 составил лишь 73,4 % от добычи газа в течение этапа 1 вытеснения.

 

Следовательно, применительно к эксплуатации ПХГ даже с одинаковыми объемами закачки и отбора газа происходит присоединение все новых и новых поровых объемов водоносного пласта. Это означает, что происходит "растекание" газового пузыря, скорее по площади, чем по объему водонапорного бассейна.

 

В отличие от публикаций по аналогичной нефтяной проблематике в экспериментах не ставили целей определения зависимостей фазовых проницаемостей по газу или воде в конце каждого этапа. С нашей точки зрения, такие определения, требующие изменений коэффициента водонасыщенности, не корректны, ибо нарушается картина насыщения для последующих этапов вытеснения.

 

Поэтому ограничивались лишь нахождением фазовой проницаемости для газа при остаточной водонасыщенности и фазовой проницаемости для воды при остаточной газонасыщенности. Определялись также значения коэффициента B*.

 

Из экспериментов следует, что указанная фазовая проницаемость для газа имеет явную тенденцию к снижению от этапа к этапу. Так, если в конце этапа 1 kг = 9,97 мкм2, то в конце этапа 10 kг= = 5,6 мкм2. Следовательно, фазовая проницаемость для газа в конце последнего этапа уменьшилась в 1,78 раза, а по отношению к проницаемости сухой модели пласта - в 3,1 раза.

 

Фазовая проницаемость для воды kв при остаточной газонасыщенности также имеет тенденцию к уменьшению от этапа к этапу. Например, со значения 4,08 мкм2 в конце этапа 2 она снижается до 2,95 мкм2 в конце этапа 7, или в 1,38 раза.

 

Отмеченные тенденции имеют и некоторые отклонения.

 

Так, до этапа 8 идет непрерывное уменьшение фазовой проницаемости для газа до 5,1 мкм2 В конце этапа 10 она оказывается несколько большей - 5,6 мкм2. Это связано с тем, что при высокой остаточной водонасыщенности модели пласта вода не столь явно удерживается в пористой среде. В результате появляются условия для некоторого ее выноса.

 

Эксперименты свидетельствуют о том, что водонасыщенность модели пласта от этапа к этапу возрастает. Именно этим обстоятельством объясняются факты снижения объемов извлекаемого газа и уменьшения фазовой проницаемости для газа.

 

Схема лабораторной установки

 

Однако, казалось бы, фазовая проницаемость для воды при этом должна бы иметь тенденцию к росту, а не к снижению, как это следует из лабораторных опытов, что объясняется тем, что в пористой среде происходит непрерывное перераспределение фаз. Видимо, пузырьки защемленного газа все в большей мере "оккупируют" крупные поры. Поэтому фильтрация воды по более мелким порам сопровождается снижением фазовой проницаемости. Капиллярные силы также способствуют тому, что вода стремится занять поры меньшего размера.

 

Ухудшение условий для фильтрации газа от этапа к этапу проявляется и в том, что коэффициент B* возрастает от 1,2 х 10(6) 1/ см в конце этапа 1 до 3,6 х 10(6) l/см в конце этапа 10, т. е. в 3 раза. Это означает, что инерционные потери при фильтрации газа соответственно также увеличиваются.

 

Таким образом, лабораторными исследованиями на вертикальной модели пласта подтвержден вывод, полученный на горизонтальной модели, о том, что полезный объем ПХГ (обводняемой и осушаемой модели пласта) имеет тенденцию к уменьшению. Следовательно, функционирование реальных ПХГ в водоносных пластах должно сопровождаться увеличением во времени объемов и размеров водонасыщенного пласта, в которые проникает закачиваемый газ, даже если не происходит нарастания объемов нагнетания газа от цикла к циклу.

 

При отборе и закачке газа наблюдается тенденция роста коэффициентов водонасыщенности коллектора. Кроме того, в пласте происходят процессы перераспределения фаз, что приводит к снижению во времени фазовой проницаемости для газа в присутствии остаточной воды и фазовой проницаемости для воды в присутствии остаточного газа, а также к росту коэффициента B* в двучленном законе сопротивления для газовой фазы.

 

  • Узнавать новости по rss

    Подписаться Подписаться на новости
  • Дополнительно о других моторных топливах

    Поиск


    Ключи

    Ваше мнение!

    Защита газопроводов откоррозии

    Какая защита от коррозии газопроводов эффективнее

    активная
    пассивная


    Результаты опроса

    Статистика

    fuel-gas.ru