Христиановича. Индикаторная диаграмма.

Газированная жидкость представляет собой смесь жидкой и газовой фаз. В процессе фильтрации нефти, газа и воды, в пласте возникают сложные явления, сопровождающиеся фазовыми переходами.

Газ находится не только в свободном состоянии, но и растворен в жидкой компоненте. Существует понятие давление насыщения нефти и газом. Это давление характеризуется термодинамическим равновесием газа в пластовой нефти, т.е. при этих давлении и температуре газ полностью растворен в нефти. В этом случае нефть становится недонасыщенной. Если пластовое давление становится ниже давления насыщения P_нас., что бывает при эксплуатации, то из нее начинает выделяться газ, находившийся в растворенном состоянии и образуется двухфазный поток смесь нефти и свободного газа. Если в движение вовлекается вода (погребенная, подошвенная, краевая), то будет иметь место 3х фазное движение.

Впервые гидродинамические исследования фильтрации газированных жидкостей провел Лейбензон, который рассматривал газированную жидкость как смесь ,характеризующуюся уравнением состояния.

Эксперименты (по 2м и 3х фазным жидкостям в пористой среде) показали следующее:

-проницаемости пористой среды для каждый из фаз различны;

- проницаемости пористой среды всегда меньше проницаемости для однородной жидкости и зависят от многих факторов: долевое содержание каждой из фаз в потоке; насыщенность среды, давление, соотношение вязкостей и плотностей фаз и др.

Эти проницаемости принято называть фазовыми К_н,К_г,К_в

В процессе разработки залежи по мере продвижения смеси к забою кол-во выделившегося газа из нефти увеличивается _,свободный газ становится все более подвижным и фазовая проницаемость для газа К_г растет ,а для нефти К_г уменьшается. Может получится так ,что к забою будет поступать один газ или нефть с большим газовым фактором.

Первые эксперименты установили зависимость между относительными фазовыми проницаемостями и насыщенностью смеси одной из фаз σ:

Были проведены опыты с водой и газом. Поступающая в трубу, заполненную рыхлым песком, вода насыщалась углекислым газом и замерялись насыщенность и перепад давления по секциям трубы( Рис.18.1.)Результаты эксперимента обрабатывались по формулам Дарси, предполагая что фильтрация каждой из фаз подчиняется линейному закону и строились графические зависимости относительных фазовых проницаемостей

и

от насыщенности среды водой(Рис.18.2):

_;

где, μ_в и μ_{н –} коэффициент абсолютной вязкости воды и газа;

ΔP- перепад давления на участке трубы;

f-площадь сечения трубы;

σ-насыщенность смеси водой;

К-коэффициент абсолютной проницаемости

По кривым можно судить об особенностях фильтрации газированной жидкости. Так ,например, при σ_{в ≈} 80-90% имеем = 57-77%, это значит, что присутствие в порах свободного газа значительно снижает фазовую проницаемость для жидкой фазы К_ж

При σ≤20% имеем =0,т.е. вода не движется, σ >90%- установившееся движение газированной жидкости невозможно и σ =90% -называют равновесной насыщенностью.

Для фильтрации газированной жидкости всегда выполняется условие ( )<100%

Рис.18.1Схема экспериментальной установки для исследования фильтрации газированной жидкости

Существует некая зависимость К_Н^’=К_Н^*(P). Тогда уравнение дебита скважины

q_н=-(2πkh∙ К_Н^*(P)∕μ_н)∙r∙(∂P/ ∂r) (18.1)

обозначим:

∂H= К_Н^*(P)∙ ∂P

Назовем функцию Н функцией Христиановича.

Проинтегрировав (18.1),получим

q_н=(2πkh∙ (H_К-H_С)) ∕ (μ_{н ∙}ln R_К ∕R_С )

Таким образом получили уравнение для расчетов дебитов скважин работающих в условиях режима растворенного газа. Для нахождения знач. функции Христиановича пользуются графиками. Эти графики построены для различных коэффициентов растворимости α .

Р* = Р/(Рат*ζ); Н* = Н/(Рат*ζ);

Р* ; Н* - это приведенные Р, Н-функции Христиановича.

При расчете необходимо иметь графики зависимости фазовых проницаемостей для газа и нефти в зависимости от насыщенности пласта нефтью. Средняя насыщенность пласта жидкой фазой можно определить с помощью метода мат. баланса (зная количество отобранного нефти и газа, можно оправить количество оставшихся УВ жидкой фазы).

Список использованной литературы

1. К.С. Басниев. И.Н. Кочина. "Подземная гидромеханика".М.,-1993.

2. К.С. Басниев. А.М. Власов. "Подземная гидравлика". М.,1986.

3. "Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений", под ред. Ш.К. Гиматудинова.М.,1983.

4. В.А. Евдокимова. И.Н. Кочина. "Сборник задач по подземной гидравлике",М.,1979.

5. В.С. Бойко. "Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений".М.,1990.

6. К.М. Донцова. "Разработка нефтяных месторождений". "Недра",1977.

7. В.Д. Лысенко. " Разработка нефтяных месторождений. Проектирование и анализ".М.,1998.

8. Б.Б. Пыхачев. "Подземная гидравлика".М.,1990.

9. В.Н. Щелкачев. "Подземная гидравлика".М.,2001.