Презентация Физические процессы явлений в нефтегазовых пластах. Их роль в технологиях извлечения углеводородов онлайн

Содержание слайда: Список литературы: 1. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. – Физика нефтяного и газового пласта. 2. Новик, Ржевский – Основы физики горных пород. 3. Амикс Дж.,Уайтинг Р. – Физика нефтяного пласта. 4. Котяхов Ф.И. – Физика нефтяных и газовых коллекторов.

Содержание слайда: Физические процессы явлений в нефтегазовых пластах. Их роль в технологиях извлечения углеводородов Физика пласта – это прикладная наука, которая изучает физ. Свойства пластов, их изменения под действием природных процессов, а так же физику процессов, протекающих в пластах с целью оценки нефтегазовых пластов и эффективного извлечения углеводородов (У.В.)

Содержание слайда: Физическое свойство пласта – это его способность взаимодействовать с искусственными и естественными полями, а конкретно числовая характеристика – мера воздействия на пласт. Пласт – это сложная система, которая может периодически менять свои свойства. Любой процесс разработки – это процесс разрушения природной системы.

Содержание слайда: Основные цели и задачи физики пласта 1. Установление физических, физко – технологических параметров, необходимых для расчета извлечения нефти и газа. Физико-технологическое свойство – это реакция пласта на воздействие. 2. Разработка и создание принципиально – новых методов воздействия на пласт и оценка их эффективности. 3. Разработка принципиально-новых технологий сооружения горных выработок на базе свойств пласта. 4. Изучение методов и путей создания систем контроля за состоянием и динамикой нефтегазового пласта в процессе реализации технологий извлечения У.В.

Содержание слайда: Структура и свойства нефтегазового пласта как многофазной многокомпонентной системы. Пласт – как гетерогенная многофазная многокомпонентная термодинамическая система. Термодинамическая система – это совокупность материальных тел и полей, способных взаимодействовать друг с другом. Энергия частиц характеризует энергию системы. Полная энергия складывается из внутренней и внешней энергии. Пример внутренней энергии – растворенный газ.

Содержание слайда: Три типа взаимодействия пласта: Механическое – давление вышележащей толщи. Тепловое Масса обмена – компенсация обмена закачкой. Термодинамическая система может обмениваться веществом и энергией с другими системами.

Содержание слайда: Системы бывают: Открытые и закрытые Гетерогенная – состоит из отдельных систем, разграниченных поверхностями раздела, причем при переходе через поверхность системы, хотя бы одно из свойств изменяется скачкообразно. Гомогенная – однородная система, в которой свойства либо меняются плавно, либо не меняются вовсе.

Содержание слайда: Фаза – гомогенная часть гетерогенной термодинамической системы, которая ограничена поверхностью раздела. Компоненты термодинамической системы – это индивидуальные вещества, состоящие из отдельных молекул, и наименьшее число этих молекул необходимо и достаточно для образования всех фаз этой системы. Например, газ состоит из CH4 H2S. Компоненты пластовых смесей – это индивидуальные углеводороды.

Содержание слайда: Гранулометрический анализ пород. Пласты состоят из различных твердых частиц. Чтобы охарактеризовать свойства пласта, нужно знать его гранулометрический состав. Степень неоднородности пласта по размерам напрямую связана с составом.

Содержание слайда: Существуют так же дифференциальные кривые распространения частиц по размерам. Особую роль играют частицы, размер которых меньше 0,01 мм (глинистая фракция).

Содержание слайда: Породы бывают осадочные и магматические. Фундамент – это те магматические породы, на которых залегают осадочные породы. Скорость оседания вычисляется по формуле

Содержание слайда: Пористость. Под пористостью горной породы понимается наличие в ней пор (пустот). Пористость характеризует способность горной породы вмещать жидкости и газы. Пористость бывает: первичная вторичная.

Содержание слайда: Виды пористости Общая (полная, абсолютная) пористость – суммарный объём всех пор (Vпор), открытых и закрытых. Пористость открытая эквивалентна объёму сообщающихся (Vсообщ) между собой пор. Коэффициент эффективной пористости (mэф.) оценивает фильтрацию в породе жидкости или газа, и зависит от объёма пор (Vпор фильтр), через которые идёт фильтрация.

Содержание слайда: Полная – Открытая- Эффективная-

Содержание слайда: Коэффициенты пористости некоторых осадочных пород

Содержание слайда: Насыщенность С пористостью связаны величины насыщения пласта флюидами: водонасыщенность (Sв), газонасыщенность (Sг), нефтенасыщенность (Sн), величины, выраженные в долях или в процентах.

Содержание слайда: Области распространения одно-, двух- и трёхфазного потоков: 1. – 5% воды; 2. – 5% нефти; 3. – 5% газа.

Содержание слайда: Удельная поверхность Удельная поверхность – это суммарная поверхность поровых частиц (каналов), содержащихся в единице объема. Удельная поверхность может быть массовая или объемная (соответственно к единице массы или к единице объема): [м-1] [м2/кг]. Объемная поверхность Sv = Sтв(1 – Кп) Удельная поверхность

Содержание слайда: ПРОСВЕТНОСТЬ Просветноть – это характеристика плотности. В гидродинамике истинная скорость равна скорости фильтрации, деленной на просветность:

Содержание слайда: Структура порового пространства и ее влияние на фильтрационно –емкостные свойства. Пористость бывает вторичная, первичная и т. д. Этого мало, чтобы сказать, какого типа коллектор. В разных пластах с разным типом трещин поры различны. Под структурой порового пространства понимается характер распределения пор по размерам, конфигурации и взаимному расположению пор.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Виды пор С точки зрения «вида» конфигурации пор, поры делятся на категории: 1. сверхкапиллярные поры, >10-4м; 2. капиллярные поры, :10-7 – 10-4м; 3. субкапиллярные поры, :10-9 – 10-7м; 4. микропоры, <10-9м.

Содержание слайда: 1) Сверхкапиллярные поры: характерны для слабосцементированного галечника, гравия, среднезернистых песков, зон выщелачивания, карст. Поверхность взаимодействия на единицу. объема – мала. 2) Капиллярные: существенное взаимодействие, поверхностное натяжение препятствует движению флюидов. Характерны сцементированным породам, доломитам.

Содержание слайда: 3) Субкапиллярные: Поры могут быть заполнены прочносвязывающей жидкостью, нефтью. Глины, мелкокристаллические известняки, доломиты и т.д. 4) Микропоры: Нефть в таких порах неподвижна. Глины.

Содержание слайда: Анизотропия – разница в свойствах по разным направлениям. Анизотропия – разница в свойствах по разным направлениям. Координационное число – это количество мелких капилляров на круглую форму. Для западной Сибири координационное число может составлять 20, 30 и т.д.

Содержание слайда: ПРОНИЦАЕМОСТЬ Проницаемость – это свойство пропускать через себя жидкости и газы. Проницаемость бывает: 1. абсолютная 2. относительная 3. фазовая Размерность проницаемости – [м2]. Техническая величина: [Дарси]= 10-12м2

Содержание слайда: Виды проницаемости Проницаемость абсолютная (физическая) – проницаемость пористой среды для газа или однородной жидкости при следующих условиях: 1. Отсутствие физико-химического взаимодействия между пористой средой и этим газом или жидкостью. 2. Полное заполнение всех пор среды этим газом или жидкостью. Проницаемость фазовая (эффективная) – проницаемость пористой среды для данного газа или жидкости при одновременном наличии в порах другой фазы или системы. Относительная проницаемость – отношение фазовой проницаемости к абсолютной.

Содержание слайда: Линейная фильтрация нефти и газа в пористой среде Для оценки проницаемости горных пород обычно пользуются линейным законом фильтрации Дарси. Дарси в 1856 году, изучая течение воды через песчаный фильтр, установил зависимость скорости фильтрации жидкости от градиента давления

Содержание слайда: Согласно уравнению Дарси, скорость фильтрации воды в пористой среде пропорциональна градиенту давления: Согласно уравнению Дарси, скорость фильтрации воды в пористой среде пропорциональна градиенту давления: Q – объёмная скорость воды; v – линейная скорость воды; F – площадь сечения, F = d2/4; L – длина фильтра; k – коэффициент пропорциональности .

Содержание слайда: Нефть – неидеальная система (компоненты нефти взаимодействуют между собой), поэтому линейный закон фильтрации для нефти, содержит вязкость, учитывающую взаимодействие компонентов внутри нефтяной системы: В этом уравнении способность породы пропускать жидкости и газы характеризуется коэффициентом пропорциональности k который называется коэффициентом проницаемости (kпр).

Содержание слайда: Размерность параметров уравнения Дарси в разных системах единиц

Содержание слайда: Радиальная фильтрация нефти и газа в пористой среде Процесс притока пластовых флюидов из пласта в скважину описывается моделью радиальной фильтрации. В этом случае образец породы представляется в виде цилиндрического кольца с проводящими каналами в осевом направлении

Содержание слайда: Схема радиального притока жидкости в скважину Из закона Дарси дебит при радиальной фильтрации жидкости:

Содержание слайда: Таким образом, коэффициент проницаемости при радиальной фильтрации:

Содержание слайда: Оценка проницаемости пласта, состоящего из нескольких пропластков различной проницаемости Пласт состоит, как правило, из отдельных пропластков, поэтому общая проницаемость пласта (kпр) оценивается с учетом проницаемости пропластков и направления фильтрации.

Содержание слайда: Линейная фильтрация в пласте, состоящем из нескольких изолированных пропластков различной мощности и проницаемости

Содержание слайда: При линейной фильтрации жидкости в пласте, состоящем из нескольких изолированных пропластков различной мощности и проницаемости, средняя проницаемость пласта рассчитывается следующим образом:

Содержание слайда: Линейная фильтрация через пласт, имеющий несколько последовательно расположенных зон различной проницаемости

Содержание слайда: При линейной фильтрации жидкости через пласт, имеющий несколько последовательно расположенных зон различной проницаемости, коэффициент проницаемости пласта рассчитывается следующим образом:

Содержание слайда: Радиальная фильтрация через пласт, имеющий несколько концентрически расположенных зон различной проницаемости.

Содержание слайда: При радиальной фильтрации жидкости через пласт, имеющий несколько концентрически расположенных зон различной проницаемости, средняя проницаемость пласта оценивается следующим образом:

Содержание слайда: Классификация проницаемых пород По характеру проницаемости (классификация Теодоровича Г. И.) различают коллектора: равномерно проницаемые; неравномерно проницаемые; трещиноватые.

Содержание слайда: По величине проницаемости (мкм2) для нефти выделяют 5 классов коллекторов: По величине проницаемости (мкм2) для нефти выделяют 5 классов коллекторов: очень хорошо проницаемые (>1); хорошо проницаемые (0,1 – 1); средне проницаемые (0,01 – 0,1); слабопроницаемые (0,001 – 0,01); плохопроницаемые (<0,001).

Содержание слайда: Зависимость проницаемости от пористости Зависимость проницаемости от размера пор для фильтрации через капиллярные поры идеально пористой среды оценивается из соотношения уравнений Пуазейля и Дарси. Уравнение Пуазейля описывает объёмную скорость течения жидкости через такую пористую среду:

Содержание слайда: Коэффициент пористости среды, через которую проходит фильтрация: Следовательно, уравнение Пуазейля можно переписать следующим образом:

Содержание слайда: Из уравнения Дарси следует: Из уравнения Пуазейля следует:

Содержание слайда: Приравнивая правые части данных равенств получим

Содержание слайда: МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД Упругость, прочность на сжатие и разрыв, пластичность – наиболее важные механические свойства горных пород, влияющие на ряд процессов, происходящих в пласте в период разработки и эксплуатации месторождений. Упругость – свойство горных пород сопротивляться изменению их объёма и формы под действием приложенных сил Если тело не восстанавливает первоначальную форму или восстанавливает её в течение длительного времени, то оно называется пластичным.

Содержание слайда: ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД Тепловые свойства горных пород характеризуются удельной теплоёмкостью, коэффициентом температуропроводности и коэффициентом теплопроводности. Удельная теплоёмкость характеризуется количеством теплоты, необходимым для нагрева единицы массы породы на 1С:

Содержание слайда: Коэффициент теплопроводности (удельного теплового сопротивления)  характеризует количество теплоты dQ, переносимой в породе через единицу площади S в единицу времени t при градиенте температуры dT/dx: Коэффициент теплопроводности (удельного теплового сопротивления)  характеризует количество теплоты dQ, переносимой в породе через единицу площади S в единицу времени t при градиенте температуры dT/dx:

Содержание слайда: СОСТАВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ Природные газы – это вещества, которые при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии. Углеводородные газы, в зависимости от их состава, давления и температуры могут находиться в залежи в различных состояниях – газообразном, жидком или в виде газожидкостных смесей и твердом.

Содержание слайда: Давление, при котором весь имеющийся в залежи газ растворён в нефти, называется давлением насыщения. Оно определяется составом нефти и газа и температурой в пласте. Давление, при котором весь имеющийся в залежи газ растворён в нефти, называется давлением насыщения. Оно определяется составом нефти и газа и температурой в пласте. От давления насыщения зависит газовый фактор – количество газа (в м3), содержащееся в 1 тонне нефти.

Содержание слайда: Состав природных газов Природные газы, добываемые из газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений, состоят из углеводородов (СН4 – С4Н10, для Н.У. и С.У.), а также неуглеводородных компонентов (H2S, N2, CO, CO2, Ar, H2, He)

Содержание слайда: Химический состав газа газовых месторождений

Содержание слайда: Химический состав газа газоконденсатных месторождений

Содержание слайда: Химический состав газа нефтяных месторождений (попутного газа)

Содержание слайда: Физико-химические свойства углеводородных газов Плотность смеси газов рассчитывается следующим образом: Массовая доля (gi) – отношение массы i-го компонента, содержащегося в системе к общей массе системы:

Содержание слайда: Молярная (мольная) доля (Ni) – отношение числа молей i-го компонента к общему числу молей в системе: Молярная (мольная) доля (Ni) – отношение числа молей i-го компонента к общему числу молей в системе: Объёмная доля (Vi) – доля, которую занимает компонент в объёме системы.

Содержание слайда: Молекулярная масса смеси рассчитывается следующим образом: Относительная плотность газа по воздуху:

Содержание слайда: Для определения многих физических свойств природных газов используется уравнение состояния. Состояние газа при стандартных условиях (идеального газа) характеризуется уравнением состояния Менделеева-Клайперона:

Содержание слайда: При повышенном давлении газ сжимается. За счёт направленности связи С-Н происходит перераспределение электронной плотности, и молекулы газов начинают притягиваться друг к другу. При повышенном давлении газ сжимается. За счёт направленности связи С-Н происходит перераспределение электронной плотности, и молекулы газов начинают притягиваться друг к другу. Для учёта этого взаимодействия в уравнение состояния вводится коэффициент сверхсжимаемости z, предложенный голландским физиком Ван-дер-Ваальсом, учитывающий отклонения реального газа от идеального состояния:

Содержание слайда: Критическое давление – давление, при котором газообразный углеводород переходит в жидкое состояние. Критическое давление – давление, при котором газообразный углеводород переходит в жидкое состояние. Критическая температура – температура, при которой жидкий углеводород переходит в газообразное состояние. Приведёнными параметрами индивидуальных компонентов называются безразмерные величины, показывающие, во сколько раз действительные параметры состояния газа отклоняются от критических:

Содержание слайда: Объёмный коэффициент газа используется при пересчёте объёма газа в нормальных условиях на пластовые условия и наоборот (например, при подсчёте запасов): Вязкость газа – свойство газа оказывать сопротивление перемещению одной части газа относительно другой.

Содержание слайда: Различают динамическую вязкость  и кинематическую вязкость . Кинематическая вязкость учитывает влияние силы тяжести. Динамическая вязкость зависит от средней длины пробега молекул газа и от средней скорости движения молекул газа: где  – плотность газа; λ– средняя длина пробега молекулы; v– средняя скорость молекул.

Содержание слайда: Растворимость газов в нефти и воде Распределение компонентов нефтяного газа между жидкой и газообразной фазами определяется закономерностями процессов растворения. Способность газа растворятся в нефти и воде имеет большое значение на всех этапах разработки месторождений от добычи нефти до процессов подготовки и транспортировки.

Содержание слайда: Процесс растворения для идеального газа при небольших давлениях и температурах описывается законом Генри: Vж – объём жидкости-растворителя;  – коэффициент растворимости газа; Vг – количество газа, растворённого при данной температуре; Р – давление газа над поверхностью жидкости К – константа Генри (К=f()).

Содержание слайда: Коэффициент разгазирования – количество газа, выделившегося из единицы объёма нефти при снижении давления на единицу. Коэффициент разгазирования – количество газа, выделившегося из единицы объёма нефти при снижении давления на единицу. При движении газа по пласту наблюдается так называемый дроссельный эффект – уменьшение давления газового потока при его движении через сужения в каналах. При этом наблюдается изменение температуры. Интенсивность изменения температуры при изменении давления характеризуется коэффициентом Джоуля-Томсона:

Содержание слайда: СОСТАВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛАСТОВОЙ ВОДЫ По мере эксплуатации нефтяных месторождений скважины постепенно обводняются. Содержание пластовой воды в скважинной продукции растёт и может достигать 95%. Поэтому важно знать, какое влияние оказывает пластовая вода на процесс добычи нефти и газа.

Содержание слайда: Виды пластовых вод: подошвенные (вода, заполняющая поры коллектора под залежью); краевые (вода, заполняющая поры вокруг залежи); промежуточные (между пропластками); остаточные (оставшаяся со времён образования залежи вода).

Содержание слайда: Физико-химические свойства пластовых вод Плотность пластовых вод сильно зависит от минерализации, т.е. содержания растворённых солей. В среднем плотность пластовой воды составляет 1010-1210 кг/м3. Тепловое расширение воды характеризуется коэффициентом теплового расширения:

Содержание слайда: Коэффициент сжимаемости воды характеризует изменение единицы объёма воды при изменении давления на единицу: Коэффициент сжимаемости воды изменяется в пластовых условиях в пределах 3,710-10 – 5,010-10 Па-1. При наличии растворённого газа он увеличивается, и приближённо может рассчитываться по формуле: вг = в (1+0,05S) где S – количество газа, растворённого в воде, м3/м3.

Содержание слайда: Объёмный коэффициент пластовой воды характеризует отношение удельного объёма воды в пластовых условиях к удельному объёму воды в стандартных условиях: Увеличение пластового давления способствует уменьшению объёмного коэффициента, а рост температуры – увеличению. Объёмный коэффициент изменяется в пределах 0,99-1,06.

Содержание слайда: Минерализация воды – содержание растворённых солей в г/л. По степени минерализации пластовые воды делятся на четыре типа: 1. рассолы (Q>50 г/л); 2. солёные (10<Q<50 г/л); 3. солоноватые (1<Q<10 г/л); 4. пресные (Q1 г/л). По типу растворённых в воде солей различают хлоркальциевые (хлоркальциево-магниевые) и гидрокарбонатные (гидрокарбонатно-натриевые, щелочные) пластовые воды.

Содержание слайда: Состав воды определяет её жёсткость. Жёсткостью называется суммарное содержание растворённых солей кальция, магния, железа. Жёсткость подразделяется на временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную). Временную (карбонатную) жёсткость можно устранить термическим методом (длительным кипячением) или химическим методом – добавлением гидроксида кальция Са(ОН)2. В обоих случаях выпадает в осадок карбонат кальция СаСО3. Постоянную жёсткость устраняют химическим способом с помощью добавления соды или щёлочи.

Содержание слайда: Содержание водородных ионов в воде определяется параметром рН: , где Сн+ – концентрация ионов водорода. В зависимости от рН различают следующие типы воды: 1. нейтральная (рН=7); 2. щелочная (pH>7); 3. кислая (pH<7). Вода, находясь в контакте с нефтью, частично в ней растворяется. За счёт растворения воды в нефти происходят изменения в зоне водонефтяного контакта. Чёткой границы вода-нефть не существует. За счёт растворения воды образуется т.н. "переходная зона", величина которой зависит от полярности нефти.

Содержание слайда: СОСТАВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ Нефть представляет собой сложную смесь органических соединений, преимущественно углеводородов и их производных. Вследствие изменчивости химического состава, физико-химические свойства нефтей различных месторождений и даже различных пластов одного месторождения отличаются большим разнообразием.

Содержание слайда: В нефти в основном содержатся следующие классы углеводородов: Парафиновые углеводороды (алканы) – насыщенные (предельные) углеводороды с общей формулой CnH2n+2. Содержание в нефти – 30-70%. Нафтеновые углеводороды (циклоалканы) – насыщенные алициклические углеводороды с общей формулой CnH2n, CnH2n-2 (бициклические) или CnH2n-4 (трициклические). В нефти присутствуют в основном пяти- и шестичленные нафтены. Содержание в нефти – 25-75%. Ароматические углеводороды – соединения, в молекулах которых присутствуют циклические полисопряжённые системы. К ним относятся бензол и его гомологи, толуол, фенантрен и др. Содержание в нефти – 10-15%.

Содержание слайда: Гетероатомные соединения – углеводороды, в состав молекул которых входят кислород, азот, сера, металлы. К ним относятся: смолы, асфальтены, меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофены, порфирины, фенолы, нафтеновые кислоты. На их долю приходится до 15%. В нефти также содержатся в малых количествах неорганическая сера, различные металлы и т.д.

Содержание слайда: Фракционный состав нефти отражает содержание соединений, выкипающих в различных интервалах температур. Нефти выкипают в очень широком интервале температур – 28-550С и выше. Различают следующие фракции нефти: Фракционный состав нефти отражает содержание соединений, выкипающих в различных интервалах температур. Нефти выкипают в очень широком интервале температур – 28-550С и выше. Различают следующие фракции нефти: 1) 28-180С – широкая бензиновая фракция; 2) 120-240С – керосиновая фракция (150-240С – осветительный керосин; 140-200 – уайт-спирт); 3) 140-340С – дизельная фракция (180-360С – летнее топливо); 4) 350-500С – широкая масляная фракция; 5) 380-540 – вакуумный газойль.

Содержание слайда: Физико-химические свойства нефти Плотность пластовой нефти зависит от состава нефти, давления, температуры, количества растворённого газа

Содержание слайда: Вязкость – сила трения (внутреннего сопротивления), возникающая между двумя смежными слоями внутри жидкости или газа на единицу поверхности при их взаимном перемещении Динамическая вязкость определяется через закон Ньютона:

Содержание слайда: Изменение вязкости пластовой нефти в зависимости от давления и температуры

Содержание слайда: С вязкостью связан ещё один параметр – текучесть  – величина обратная вязкости: Кроме динамической вязкости для расчётов используют также кинематическую вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой с учётом силы тяжести.

Содержание слайда: Нефть, как и все жидкости, обладает упругостью, т.е. способностью изменять свой объём под действием внешнего давления. Уменьшение объёма характеризуется коэффициентом сжимаемости (или объёмной упругости) : Коэффициент сжимаемости зависит от давления, температуры, состава нефти и газового фактора. Нефти, не содержащие растворённого газа, обладают сравнительно низким коэффициентом сжимаемости (0,4-0,7 ГПа-1)

Содержание слайда: С количеством растворённого газа в нефти также связан объёмный коэффициент b, характеризующий соотношение объёмов нефти в пластовых условиях и после отделения газа на поверхности: Используя объёмный коэффициент, можно определить усадку нефти (U), т.е. уменьшение объёма пластовой нефти при извлечении её на поверхность (в %):

Содержание слайда: ПОВЕРХНОСТНО-МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ ПЛАСТ-ВОДА Физико-химические свойства поверхностей раздела фаз и закономерности их взаимодействия характеризуются рядом показателей – поверхностным натяжением на границе раздела фаз, явлениями смачиваемости и растекания, работой адгезии и когезии, теплотой смачивания.

Содержание слайда: Поверхностное натяжение  – избыток свободной энергии сосредоточенной на одном квадратном сантиметре площади поверхностного слоя на границе раздела двух фаз. Поверхностное натяжение связано с такими понятиями как свободная энергия поверхностного слоя жидкости и сила поверхностного натяжения. Свободная энергия поверхности: Е =   s

Содержание слайда: Сила поверхностного натяжения – сила, действующая на единицу длины периметра взаимодействия двух фаз (линию смачивания): Смачиванием называется совокупность явлений на границе соприкосновения трёх фаз, одна из которых обычно является твёрдым телом и две другие – не смешиваемые жидкости или жидкость и газ.

Содержание слайда: Интенсивность смачивания характеризуется величиной краевого угла смачивания , образованного поверхностью твёрдого тела с касательной, проведённой к поверхности жидкости из точки её соприкосновения с поверхностью Краевой угол  измеряется в сторону более полярной фазы (в данном случае в сторону воды). Принято условно обозначать цифрой 1 водную фазу, цифрой 2 – углеводородную жидкость или газ, цифрой 3 – твёрдое тело.

Содержание слайда: Предполагая, что краевой угол  отвечает термодинамическому равновесию, получим уравнение, впервые выведенное Юнгом: 2,3 = 3,1 +1,2  cos откуда получим выражение для краевого угла : Если 23 > 13, то 0<cos<1, из чего следует, что угол  – острый (наступающий), а поверхность – гидрофильная. Если 23 < 13, то -1<cos<0, из чего следует, что угол  – тупой (отступающий), а поверхность – гидрофобная.

Содержание слайда: Поверхностные явления описываются также работой адгезии. Адгезия – прилипание (сцепление поверхностей) разнородных тел. Когезия – явление сцепления поверхностей разнородных тел, обусловленной межмолекулярным или химическим взаимодействием. Работа адгезии оценивается уравнением Дюпре: Wa = 1,2 + 2,3+ 1,3 Уравнение Дюпре-Юнга: Wa = 1,2(1+cos).

Содержание слайда: Работа когезии Wк = 2ж Подставив в уравнение Юнга значения работ адгезии и когезии, получим: Из этого уравнения следует, что смачиваемость жидкостью твёрдого тела тем лучше, чем меньше работа когезии (и поверхностное натяжение жидкости на границе с газом). Ещё одна характеристика, используемая для описания поверхностных явлений – теплота смачивания. Теплота смачивания – количество теплоты выделяющееся при смачивании

Содержание слайда: ИСТОЧНИКИ ПЛАСТОВОЙ ЭНЕРГИИ Приток жидкости и газа из пласта в скважины происходит под действием сил, на природу и величину которых влияют виды и запасы пластовой энергии.

Содержание слайда: В зависимости от геологического строения района и залежи приток нефти, воды и газа к скважинам обусловливается: напором краевых вод; напором газа, сжатого в газовой шапке; энергией газа, растворенного в нефти и в воде и выделяющегося из них при снижении давления; упругостью сжатых пород; гравитационной энергией.

Содержание слайда: В зависимости от вида преимущественно проявляющейся энергии вводят понятия режимов работы залежи: водонапорный, режим газовой шапки (газонапорный), растворенного газа, упругий или упруговодонапорный, гравитационный и смешанный.

Содержание слайда: СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В ЗАЛЕЖИ Под действием капиллярных сил столбик нефти будет стремиться принять шарообразную форму, оказывая при это давление Р на пленку воды между стенками капилляра и столбиком нефти:

Содержание слайда: Явление, сопровождающееся действием дополнительных сопротивлений при движении пузырьков газа и несмешивающихся жидкостей в капиллярных каналах называется эффектом Жамена. Многочисленные эффекты Жамена возникают также при движении газоводонефтяных смесей в пористой среде. Капиллярные силы способствуют уменьшению проницаемости фаз.

Содержание слайда: ОБЩАЯ СХЕМА ВЫТЕСНЕНИЯ ИЗ ПЛАСТА НЕФТИ ВОДОЙ И ГАЗОМ В природных условиях наиболее распространены залежи, разрабатываемые на напорных режимах. Нефть из таких залежей вытесняется внешними агентами – краевой или нагнетаемой водой, свободным газом газовой шапки или газом, нагнетаемым в пласт с поверхности

Содержание слайда: НЕФТЕОТДАЧА ПЛАСТОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ДРЕНИРОВАНИЯ ЗАЛЕЖИ Коэффициентом нефтеотдачи пласта принято называть разность между начальной и остаточной (конечной) нефтенасыщенностью, отнесенную к начальной. Нефтеотдача зависит от вида используемой энергии. На нефтеотдачу пластов в значительной степени влияет удельная поверхность пород. Нефть гидрофобизует поверхность твердой фазы, и часть нефти, находящейся в пленочном состоянии, может быть удалена из пласта лишь специальными методами воздействия.

Содержание слайда: Известно, что вытеснение взаимно растворимых жидкостей характеризуется высокой нефтеотдачей, близкой к 95–100%. Наиболее эффективен водонапорный режим, поэтому для повышения нефтеотдачи пластов при разработке залежей нефти следует стремиться к сохранению естественного или воспроизведению искусственного режима вытеснения нефти водой. Технология заводнения может быть улучшена выбором таких параметров процесса, которые обеспечивают наилучшие условия вытеснения нефти водой.

Содержание слайда: РОЛЬ КАПИЛЛЯРНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВЫТЕСНЕНИИ НЕФТИ ВОДОЙ ИЗ ПОРИСТЫХ СРЕД Поровое пространство нефтесодержащих пород представляет собой огромное скопление капиллярных каналов, в которых движутся несмешивающиеся жидкости, образующие мениски на разделах фаз. Поэтому капиллярные силы влияют на процессы вытеснения нефти.

Содержание слайда: ЗАВИСИМОСТЬ НЕФТЕОТДАЧИ ОТ СКОРОСТИ ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ ВОДОЙ Когда пласт гидрофобен и капиллярные силы противодействуют вытеснению нефти из пористой среды водой, нефтеотдача возрастает с увеличением скорости продвижения водонефтяного контакта (т. е. увеличивается с ростом градиентов давлении). Когда капиллярные силы ослаблены (вследствие низких значений поверхностного натяжения, проницаемости пород > 1-2 мкм2 и др.), скорость вытеснения нефти водой не влияет на нефтеотдачу.