ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Неравновесные модели двухфазной фильтрации из "Нелинейные и неравновесные эффекты в реологически сложных средах" Выполнен обзор работ по неравновесным моделям двухфазной фильтрации и методам определения функций относительных фазовых проницаемостей. Поставлена и решена обратная задача неравновесной двухфазной фильтрации. Приведены примеры обработки данных нестационарных исследований образцов пористой среды. [c.47] Фундамент современных расчетов двухфазных фильтрационных течений - феноменологическая теория Маскета-Леверетта [26, 140] - исходит из уравнений сохранения масс фаз и обобщенного закона Дарси для потоков фаз и замыкается эмпирическими функциями фазовых проницаемостей и капиллярного давления. Именно видом функций фазовых проницаемостей определяется конкретная картина двухфазного течения (в частности, процесса вытеснения нефти водой). [c.47] В общетеоретических построениях достаточно знание качественных свойств функций фазовых проницаемостей и капиллярного давления. При проведении расчетов конкретных объектов они должны быть определены экспериментально, на достаточно представительном (с учетом неоднородности пласта) материале и с достаточной - учитывая чувствительность результатов к виду фазовых проницаемостей - точностью. [c.47] В последнее время открыто и введено в разработку большое число месторождений нефти и газа, характеризующихся многообразием геологогеофизических свойств. Возрастают требования к качеству проектирования, в связи с этим увеличивается потребность в надежных данных о фазовых проницаемостях для условий конкретного месторождения. [c.48] В нефтепромысловом деле широкое применение находят два основных метода лабораторных исследований стационарной фильтрации и вытеснения. [c.48] В ходе стационарных исследований нефть и воду подают в образец пористой среды в определенном соотношении и на каждом режиме дожидаются установления стационарной фильтрации (т.е. стабилизации показаний приборов, измеряющих градиент давления и водонасыщенность образца пористой среды) [85]. [c.48] Но этот метод определения функций ОФП требует значительных затрат времени и применения дорогостоящего оборудования, которыми обладают не все исследовательские лаборатории. [c.48] Результаты лабораторных исследований вытеснения нефти водой [133] и численного моделирования процесса двухфазной фильтрации на капиллярных моделях [97] показали, что кривые фазовых проницаемостей двухфазной системы непостоянны во времени, что свидетельствует о неравновесном характере несмешивающегося вытеснения. Поэтому более важным аргументом в пользу методики нестационарных исследований кернов является то, что процессы многофазной фильтрации имеют, как правило, неравновесный характер, а неравновесные ОФП могут быть определены только по данным нестационарных исследований. Поэтому определение фазовых проницаемостей по данным вытеснения должно рассматриваться в качестве обязательного элемента лабораторного исследования фильтрационных свойств пористой среды. [c.49] По современным представлениям неравновесность фазовых проницаемостей связана с процессами переноса между порами. В связи с этим особый интерес представляют эксперименты, устанавливающие характер распределения остаточной нефти после вытеснения ее водой. Показано, что глобулы остаточной нефти имеют размеры 1-10 диаметров пор [141, 142]. Очень важную информацию о взаимодействии фаз в отдельных порах дают эксперименты, визуализирующие процессы вытеснения на микроуровне с выделением отдельных актов вытеснения в масштабе отдельной поры [141, 142]. [c.49] Альтернативный вариант интерпретации фазовых проницаемостей основан на представлениях теории перколяции, согласно которой изучается вероятность возникновения сплошной цепочки норовых каналов, занятой только одной фазой [102, 207]. [c.50] Эффекты неравновесности приводят к тому, что зависимости перепада давления от времени, полученные при проведении нестационарных лабораторных исследований образцов пористой среды с целью определения функций ОФП, значительно отличаются от теоретических кривых, рассчитанных в рамках классической теории фильтрации [26, 27]. Как показано в работах [23, 144], влияние неравновесности может быть значительным. [c.50] В [178] экспериментально показано, что нефтеотдача в неоднородном коллекторе немонотонно зависит от темпа вытеснения, тогда как в модели Рапопорта-Лиса эта связь монотонна, а модель Баклея-Леверетта инвариантна относительно темпа процесса. Этот факт объясняется конечностью времени установления равновесного распределения фаз. [c.51] Для всех неравновесных моделей характерна зависимость ОФП не только от насыщенности, но и от ее временной производной. [c.51] Предложения по совершенствованию моделей фильтрации с учетом неравновесных эффектов имеются в работах [22, 23, 25, 89, 115, 143, 144, 236, 237]. [c.51] В большинстве из них использовались общепринятые в теории фильтрации феноменологические уравнения баланса массы, импульса и энергии для элементарного объема, характерный размер которого предполагается достаточно большим по сравнению с размером норовых каналов, но существенно меньшим характерного размера пласта. Неравновесность учитывалась либо введением в уравнения дополнительных членов, либо корректировкой равновесных соотношений, учитывающей взаимодействие фаз при тех или иных предположениях о его механизме. [c.51] Поэтому фазовая проницаемость вытесняющей фазы временно выше, а вытесняемой - временно ниже, чем в стационарном потоке при той же насыщенности. Из-за того, что часть вытесняющей жидкости движется по более широким каналам, уменьшается и капиллярное давление, обратно пропорциональное среднему радиусу канала. [c.52] В рамках рассмотренных моделей оказывается возможным объяснить немонотонный характер зависимости длины стабилизированной зоны от величины, обратной темпу вытеснения [26]. [c.53] В работе В.М. Ентова [89] оценивается влияние неравновесности на устойчивость вытеснения нефти водой. Для описания неравновесных процессов вводится некоторая функция состояния макроэлемента пористой среды, определяемая распределением фаз макроэлемента. [c.53] В специфических условиях, когда мицеллярный раствор пропускает через себя воду, приведенное линейное уравнение кинетики может достаточно полно отражать перетоки жидкостей в пласте. [c.53] Предложения по учету неравновесности с помощью расщепления потока по микроструктуре пористой среды содержатся в работе В.И. Медведкова [143]. [c.53] Вернуться к основной статье