Прямолинейно-параллельное вытеснение нефти водой.
При поршневом вытеснении нефти водой в пористой среде плотность нефти и воды будем считать одинаковыми. Это позволит рассматривать плоскость контакта нефти и воды вертикальной; при этом вязкости нефти и воды различны. Рассмотрим прямолинейное движение контура нефтеносности к прямолинейной батарее скважин в полосообразном пласте (рис.57).
Рис. 57
Принимаем: на контуре питания и на галерее поддерживаются собственно постоянные давления РК и РГ ; начальное положение контура нефтеносности Х0 параллельно галерее и контуру питания; коэффициент пористости m = const; площадь сечения пласта . Обозначим:
РВ, РН - соответственно давление в любой точке водоносной и нефтеносной части пласта;
Р(t) - давление на границе вытеснения ХВ(t);
LK - расстояние от контура питания до галереи.
Ранее отмечалось, что в случае прямолинейно-параллельного потока одной жидкости распределение давления Р(х) и скорость фильтрации описывались уравнениями (3.12) и (3.15):
или ; (9.2)
. (9.3)
При этом изобарами являются линии, параллельные галерее и каждую изобару можно рассматривать как контур питания или как галерею.
На основании формул (9.2) и (9.3) для водоносной области можно записать :
, ; (9.4)
. (9.5)
Принимая за контур питания изобару, совпадающую с границей раздела жидкостей, для нефтеносной области можно записать :
; (9.6)
. (9.7).
Найдем давление Р(t) на границе раздела.
Вследствие несжимаемости жидкостей и неразрывности потока линии тока будут параллельны оси Х и не имеют преломления, а скорость фильтрации во всех точках пласта одинакова; поэтому приравниваем (9.5) и (9.7) , т.е. имеем
откуда давление на границе раздела будет
(9.8)
Далее определим основные характеристики фильтрационного потока нефти и воды.
1) Распределение давления в водоносной и нефтеносной областях. Для этого подставим (9.8) в (9.4) и (9.6):
(9.9)
(9.10)
Из уравнений (9.9) и (9.10) видно, что давление в пласте зависит не только от координаты Х, но и от положения границы раздела ХВ, которая перемещается , т.е. ХВ(t) растет; поэтому давление в водоносной области РВ(t) падает, а в нефтеносной РН (t) растет (рис.58). Пьезометрическая линия на границе раздела имеет излом.
Рис. 58
2) Найдем выражение скорости фильтрации. Подставим (9.8) в (9.5) и в (9.7); получим:
(9.11)
3) Расход жидкости (дебит галереи) Q.
(9.12)
Как видно из (9.11) и (9.12) скорость фильтрации и расход Q жидкости также изменяются со временем. Следовательно, несмотря на постоянство депрессии движение жидкости будет неустановившимся. При , как видно из этих же формул, скорость фильтрации и дебит Q галереи увеличиваются с течением времени, т.е. по мере продвижения контура нефтеносности. Это легко объясняется физическими явлениями: со временем область нефтеносности (область высокого фильтрационного сопротивления) уменьшается, поэтому скорость фильтрации V и расход Q увеличиваются.
4) Градиент давления. Продифференцируем выражения (9.9) и (9.10) по координате х:
(9.13)
. (9.14)
Как видно из (9.13) и (9.14), градиенты давлений в водоносной и нефтеносной областях со временем ( ХВ(t) растет) увеличиваются (линии на графике становятся более крутыми); при этом легко видеть из (9.13) и (9.14), что в нефтеносной области градиент давления больше, чем в водоносной во столько раз, во сколько mН больше mВ.
5) Закон движения границы раздела ХВ(t) находим из соотношения скорости фильтрации и средней скорости движения:
откуда
Проинтегрировав в пределах: от 0 до t и от Х0 до ХВ, получим
(9.15)
Найдем время Т полного вытеснения нефти, полагая в (9.15) . Получаем
. (9.16)
Решая квадратное уравнение (9.15), находим закон движения границы раздела:
. (9.17)
Если подставить из (9.17) в (9.11) и в (9.12), можно получить выражения для скорости фильтрации V и расхода жидкости Q во времени. В частности
(9.18)
Дата добавления: 2016-11-04; просмотров: 2401;