CC BY
33
16 ДОБЫЧА
УДК 622.276
Влияние сжимаемости керна на коэффициент вытеснения
С.В. Маклаков
инженер лаборатории потокометрических исследований отдела физики пласта1 Maklakovsv@rambler.ru
М.А. Моисеев
заведующий лабораторией потокометрических исследований отдела физики пласта1 Moiseevma1983@mail.ru
1ООО «ТюменНИИгипрогаз», Тюмень, Россия
При расчете коэффициента вытеснения в качестве исходных данных используются результаты лабораторных исследований керна. Для выполнения расчета использовались петрофизические параметры, такие как остаточная водонасыщенность и объем пор.
Материалы и методы
ОСТ 39-195-86 Нефть. Метод определения коэффициента вытеснения нефти водой в лабораторных условиях.
Ключевые слова
коэффициент вытеснения, керосин, керн, сжимаемость
В данной работе было определено: влияние сжимаемости на поровое пространство образца керна; изменение остаточной водоносыщенности и коэффициент вытеснения от уменьшения порового пространства керна [1].
Были выполнены лабораторные эксперименты по сжимаемости керна и вытеснению нефти водой. Для этого была выбрана коллекция образцов керна (проницаемость 159,57-1282,54 мД, пористость 32,7-39,3%), из которой были составлены линейные модели пласта длиной 12,24-14,73 см (таб. 1). Модели составлялись из образцов с наиболее близкими фильтрационными свойствами. Торцы образцов были плотно притерты друг к другу.
Для соответствия условий проведения опытов с пластовыми условиями эффективное давление во всех экспериментах принималось равным разнице горного и пластового давлений для каждого исследуемого пласта. Поровое давление в опытах создавалось 10 МПа. Горное давление в эксперименте получали путем сложения
эффективного и порового давлений. Температура при проведении опытов по фильтрации поддерживалась постоянной и была равна пластовой температуре исследуемого объекта. Эксперименты по определению коэффициента вытеснения проводились при данных условиях (таб. 2).
Также большое внимание при планировании опытов уделялось созданию моделей пластовых флюидов. В опытах использовались пробы воды и нефти с того же месторождения, что и керн. Вязкость воды и нефти измерялась на капиллярном вискозиметре. Плотность нефти и керосина измерялась с помощью ареометра. Остаточная водонасыщенность создавалась на установке гравиметрический каппилляриметр. Эта установка моделирует начальное вытеснение воды из осадочной породы нефтью или газом и позволяет напрямую определить зависимость водонасыщенности образцов от капиллярного давления. После создания остаточной водоносыщенности образцы керна насыщались в керосине под вакуумом до полного прекращения выхода воздуха из
Рис. 1 — Схема установки по определению сжимаемости образцов керна
№№
Кпр, мД (среднее
Кп, д.ед (среднее
№№ Давления, МПа
Пластовая Минерал. Динамическая вязкость флюидов в
1, 0С
воды, г/л пластовых условиях, мПа-с
значение) значение) Горн. Пласт. Эффект. вода нефть керосин
1 244,45 0,329 1 20,4 9 11,4 20 9 1,035 144,0 1,013
2 383,26 0,359 2 20,4 9 11,4 20 9 1,035 144,0 1,013
3 517,24 0,355 3 20,4 9 11,4 20 9 1,035 144,0 1,013
4 1282,54 0,393 4 20,4 9 11,4 20 9 1,035 144,0 1,013
5 753,58 0,342 5 20,4 9 11,4 50 9 0,730 24,3 0,716
6 438,76 0,363 6 20,4 9 11,4 50 9 0,730 24,3 0,716
7 321,94 0,353 7 20,4 9 11,4 50 9 0,730 24,3 0,716
8 159,57 0,327 8 20,4 9 11,4 50 9 0,730 24,3 0,716
9 1226,11 0,364 9 20,4 9 11,4 80 12 0,530 8,14 0,562
10 560,83 0,344 10 20,4 9 11,4 80 12 0,530 8,14 0,562
11 344,48 0,348 11 20,4 9 11,4 80 12 0,530 8,14 0,562
12 201,6 0,334 12 20,4 9 11,4 80 12 0,530 8,14 0,562
13 872,92 0,356 13 20,4 9 11,4 120 12 0,308 3,76 0,431
14 667,41 0,369 14 20,4 9 11,4 120 12 0,308 3,76 0,431
15 378,26 0,373 15 20,4 9 11,4 120 12 0,308 3,76 0,431
16 338,19 0,331 16 20,4 9 11,4 120 12 0,308 3,76 0,431
Таб. 1 — Коллекция колонок Таб. 2 — Условия проведения
для проведения экспериментов
лабораторных опытов
них. Опыты по сжимаемости керна выполнялись на экспериментальных установках. Принципиальная схема показана на рис. 1.
Основной составляющей экспериментальной установки является кернодержа-тель (КД), внутри него размещена резиновая манжета (МК), в которую заряжаются образцы керна (не менее 4-х) диаметром 3 см и общей длиной 9-15 см. Создается минимально возможный обжим керна с помощью гидравлического пресса (ГП), но не более 10 атм. При данном обжиме прокачиваются все трубки (вход, выход, ДМ) керосином из поршневого контейнера (ПК) с помощью насоса (Н) для удаления воздуха и заполнения их жидкостью. Подключаем линию подачи керосина с КД к выходной линии и направляем ее в заранее приготовленную пробирку на весах. Обнуляем показания весов. Плавно создаем давление обжима равное эффективному давлению. При этом керосин начнет выходить в пробирку. Дожидаемся стабилизации выхода керосина в пробирку, и выдерживаем не менее 4 часов.
Результаты сжимаемости образцов керна приведены в таб. 3 на рис. 2 и 3.
В результате сжимаемости образцов керна остаточная водоносыщенность увеличилась на 10,67-22,12%, а общий объем пор колонки уменьшился на 9,64-18,11%.
После проведения опытов по сжимаемости были выполнены эксперименты на этих же колонках по вытеснению нефти водой. Принципиальная схема показана на рис. 4.
Кернодержатель помещен в термостат с нагревателем (ТС), где измеряется и поддерживается температура опыта. Поровое давление в модели пласта поддерживается с помощью сбросного клапана (СК). Флюиды закачиваются через поршневые контейнеры. Насосом задаются необходимые значения скорости фильтрации. При фильтрации флюидов через керн измеряются давления на входе и на выходе из керна. Также на керне по краям измеряется перепад давления
Рис. 2 — Изменение остаточной водоносыщенности
Рис. 3 — Изменение общего объема пор колонки
№№ До сжимаемости Кво, д.ед. Общий объем пор колонки С учетом сжимаемости Кво, д.ед. Общий объем пор колонки №№ Кпр, мД (ср. знач.) Кп, д.ед (ср. знач.) До сжимаемости Квыт, д.ед. С учетом сжимаемости Квыт, д.ед.
1 0,31 30,181 0,36 26,247 1 244,45 0,329 0,246 0,366
2 0,16 31,651 0,18 27,461 2 383,26 0,359 0,303 0,383
3 0,16 32,174 0,19 27,167 3 517,24 0,355 0,290 0,387
4 0,11 40,476 0,13 33,247 4 1282,54 0,393 0,419 0,544
5 0,15 32,814 0,17 29,493 5 753,58 0,342 0,523 0,605
6 0,15 31,123 0,17 26,589 6 438,76 0,363 0,490 0,609
7 0,20 30,557 0,24 26,022 7 321,94 0,353 0,430 0,558
8 0,18 30,735 0,20 27,772 8 159,57 0,327 0,518 0,601
9 0,24 34,697 0,29 28,413 9 1226,11 0,364 0,348 0,514
10 0,17 31,557 0,20 26,945 10 560,83 0,344 0,546 0,683
11 0,21 31,577 0,25 26,353 11 344,48 0,348 0,509 0,674
12 0,22 31,625 0,26 27,372 12 201,6 0,334 0,536 0,672
13 0,18 34,257 0,21 30,131 13 872,92 0,356 0,472 0,572
14 0,14 32,778 0,16 28,652 14 667,41 0,369 0,477 0,573
15 0,18 31,109 0,21 26,549 15 378,26 0,373 0,429 0,547
16 0,16 29,216 0,18 25,716 16 338,19 0,331 0,433 0,522
Таб. 3 — Результаты экспериментов по сжимаемости
Таб. 4 — Результаты экспериментов по вытеснению нефти водой без учета сжимаемости и с ней
Рис. 4 — Схема установки по вытеснению нефти водой
Рис. 5 — Коэффициент вытеснения нефти водой
ДР датчиком дифференциального давления (ДМ) и удельное электрическое сопротивление УЭС измерительным прибором (LCR). На выходе из керна смесь флюидов попадает в сепаратор высокого давления (СВД), где происходит отделение нефти от воды.
При проведении данных экспериментов создавались термобарические условия. Опыт по вытеснению нефти водой на начальном этапе состоял из замещения керосина нефтью, которую необходимо было прокачать в объеме не менее пяти объемов поро-вого пространства керна. В последней части опыта проводилось вытеснение нефти водой до полного прекращения получения капель нефти в выходящей продукции [2].
При определении коэффициента вытеснения в системе нефть-вода применялся метод стационарной фильтрации с определением насыщенности методом замера электрического сопротивления по четырех электродной схеме.
Результаты экспериментов по вытеснению представлены в таб. 4 и на рис. 5.
Итоги
В данной работе был выполнен расчет коэффициента вытеснения с учетом влияния сжимаемости образцов на такие параметры как остаточная водонасыщенность и объем пор. В результате лабораторных исследований было доказано, что при сжимаемости изменяется объем пор, который занимала остаточная водонасыщенность.
Выводы
С учетом влияния сжимаемости образцов керна на коэффициент вытеснения, последний увеличивался в диапазоне 15,66%-48,64%.
Список использиуемой литературы
1. Банный В.А., Ходьков Е.Н.
Влияние давления гидрообжима кернодержателя на фильтрационные
Abstract
For estimation of the displacement efficiency the results of the laboratory studies of core have been used as the background data. The estimation has been carried out with the use of petrophysical parameters, such as residual water saturation and the pore volume.
Materials and methods
OST 39-195-86 Oil. The method of estimating the water-oil displacement efficiency under the laboratory conditions.
X
о с о
ж &
eu S о
свойства горной породы// Вестник Тамбовского университета. 2013. Т. 18, № 4-2, С. 1693-1694.
Results
In this study the estimation of the displacement efficiency has been carried out with account for the impact that the core samples compressibility has on such parameters as residual water saturation and the pore volume. The laboratory studies have shown the compressibility leads to the change in pore volume previously occupied by the residual water saturation.
2. ОСТ 39-195-86 Нефть. Метод определения коэффициента вытеснения нефти водой в лабораторных условиях. М.: Миннефтепром, 1986.
UDC 622.276
Conclusions
With account for the impact that the coresamples compressibility has on the displacement efficiency, the latter has grown within the range of 15.66%-48.64%.
Keywords
displacement efficiency,
kerosene oil,
core,
compressibility
References
1. Bannyy V.A., Khod'kov E.N. Vliyanie
davleniya gidroobzhima kernoderzhatelya na fil'tratsionnye svoystva gornoy porody [The impact of the hydroswaging pressure
of the core holder on the flow properties of rock]. Tambov University Reports, 2013, Vol.18, issue 4-2, pp. 1693-1694.
2. OST 39-195-86 Oil. Metod opredeleniya koeffitsienta vytesneniya nefti vodoi v
laboratornykh usloviyakh [The method of estimating the water-oil displacement efficiency under the laboratory conditions]. Moscow: Minnefteprom, 1986.
ENGLISH OIL PRODUCTION
The impact of core compressibility on the displacement efficiency
Authors:
Sergei V. Maklakov — engineer of the flowmetry studies laboratory of the petrophysics department1; Maklakovsv@rambler.ru Mikhail A. Moiseev — head of the flowmetry studies laboratory of the petrophysics department1; Moiseevma1983@mail.ru
1LLC "TyumenNIIgiprogas", Tyumen, Russian Federation
