Основные характеристики трещиновато-пористой среды
Трещиновато-пористая среда – это среда, которая состоит из пористых блоков, разделенных между собой развитой системой трещин.
В основном к трещиновато-пористым породам принадлежат доломиты, все виды известняков, алевролиты, реже песчаники и другие горные породы. Пример схемы трещиновато-пористой среды изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Пример схемы трещиновато-пористой среды. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 – трещины; 2 – пористые блоки.
Трещиновато-пористые коллекторы рассматриваются, как система трещин, в которых блоки играют роль «зерен», а трещины представляют собой «извилистые поры. Обычно трещиноватый пласт моделируется при помощи одной сетки горизонтальных трещин определенно протяженности, при этом все трещины одинаково раскрыты и находятся на равном расстоянии друг от друга (одномерный случай). В большинстве случаев трещиноватый пласт характеризуется наличием минимум двух взаимно-перпендикулярных систем вертикали трещин. Такой пласт может быть смоделирован в виде коллектора, который расчленен двумя взаимно-перпендикулярными системами трещин с одинаковыми величинами раскрытия и размера линейного блока (плоский случай). Основными параметрами трещиновато-пористой среды являются:
- Трещиноватость.
- Коэффициент трещиноватости.
- Общая пористость.
- Густота трещин.
Трещиноватость представляет собой отношение объема трещин (Vтр) к объему трещин ко всему объему образца трещиноватой среды (Vтроб) и выражается следующей формулой:
Т = (Vтр / Vтроб) • 100%
Общая пористость для трещиновато-пористого коллектора представляет собой сумму трещиноватости и пористости составляющих блоков. Под густотой трещин понимается отношение длины всех трещин коллектора к его удвоенной площади сечения:
ГT = Ʃli / 2S
Все рассмотренные параметры, в случае идеализированной модели трещиновато-пористого коллектора, можно выразить следующей формулой:
Т = а • Гт • j
где, a – безразмерный коэффициент (он может быть равен 1, 2 или 3, в зависимости от геометрии пласта; j – величина раскрытия.
Вытеснение нефти и газа при циклическом изменении давления (циклическое воздействие)
Одним из самых эффективных способов вытеснения природного газа или нефти является вытеснения при циклическом изменении давления (циклическое воздействие), которое было предложено еще в 50-х годах. Также его называют импульсным или нестационарным заводнением.
Циклическое воздействие – метод воздействия, с целью вытеснения нефти на поверхность земли при помощи создания нестационарного давления через скважины (дискретные точки).
Создание циклического давления осуществляется при помощи изменения объема нагнетаемой воды в скважины или отбора пластовой жидкости из скважины в специальном порядке, за счет периодического повышения и изменения давления.
Циклическое воздействие создает знакопеременные перепады давления между участками, имеющими разные степени проницаемости, что способствует преодолению прерывистого характера проявления капиллярных сил, выравниванию насыщенностей (повышение охвата неоднородных пластов).
Технология вытеснения нефти при циклическом изменении давления изучалась экспериментально, при помощи строгих и приближенных аналитических исследований. В всех исследовательских работах изучались вопросы неустановившейся фильтрации несмешивающихся жидкостей в пласте при различной технологии изменения давления или расхода жидкости – особенности и величина перетоков воды, которая происходит между зонами и слоями разной проницаемости, оценка эффективности процесса. Цынковой была предложена математическая модель процесса, которая сейчас используется в области проектирования разработки многих нефтяных месторождений. Позже Шарбатова провела ряд исследований процесса вытеснения нефти и газа при циклическом изменении давления. Результатом ее работы стало то, что появилась возможность определять эффективность процесса в виде безразмерных параметров. К таким параметрам относятся:
- Относительная частота смены цикла.
- Относительная амплитуда колебаний расхода воды.
- Время нестационарной закачки воды.
Относительная частота смены рассчитывается по формуле:
Рисунок 2. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где, ω – относительная частота цикла; ωр – абсолютная частота колебаний; С – коэффициент упргуости; u – средняя вязкость; m – средняя пористость; l – средняя длина; k – средняя проницаемость.
Амплитуда колебаний расхода воды в процессе вытеснения нефти и газа из трещиновато-пористых коллекторов представляет собой отношение уровня нагнетания воды при циклическом заводнении над средним объемом нагнетания к среднему уровню закачки при обычном заводнении и выражается по формуле:
Рисунок 3. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где, Qiз – максимальный (или минимальный уровень закачки при циклическом заводнении; Qoз – средний уровень закачки при обычном заводнении; I – номер цикла.
В случае возникновения необходимости в сохранении среднего объема циклической закачки воды, объем которой равен объем при обычном заводнении, амплитуда колебания расхода воды не может превышать единицу. Таким образом, в полупериоде увеличения давления нагнетания жидкости должно увеличиваться в два раза, а в полупериод снижения стремиться к нулю.
Относительное время нестационарной закачки, которое характеризует продолжительность обычного заводнения, предшествующее циклическому. Данный параметр зависит от разработки пласта при обычном заводнении, масштаба времени до прорыва воды в реальных условиях разработки по слою с большой степень проницаемости. Этот параметр определяется по формуле:
Рисунок 4. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где, t* - продолжительность эксплуатации объекта при обычном заводнении; tпр – длительность эксплуатации объекта от начала заводнения до прорыва воды.
