СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ УПРУГОГО РЕЖИМА ФИЛЬТРАЦИИ НА ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА Российский патент 2005 года по МПК E21B43/00 E21B49/00 

Изобретение относится к способам моделирования и обеспечивает возможность исследования нефтевытеснения и отработки режимов разработки неоднородных по проницаемости и трещиновато-пористых пластов на физических моделях нефтяного пласта с применением упруго-циклического воздействия.

Способ моделирования упругого режима двухфазной фильтрации при вытеснении нефти водой на физических моделях авторам неизвестен.

Известен способ моделирования упругого режима фильтрации на аналоговых электрических моделях - сеточных интеграторах, (см. Волынский Б.А., Бухман В.Е. Модели для решения краевых задач. М.: Физматгиз, 1960. 450 с.; Развитие исследований по теории фильтрации в СССР. М.: Наука, 1969. - С.338-349).

Недостатком моделирования с применением сеточных интеграторов является то, что постановка исследуемых задач строго следует исходной математической модели, в общем виде описывающей упругий режим фильтрации, и не отображает все физико-химические взаимодействия между нефтью, вытесняющей ее водой и вмещающей породой пласта, которые зачастую неизвестны.

Упругий режим фильтрации в общем виде описывается уравнением Фурье:

æ - коэффициент пьезопроводности, обуславливающий упругость пласта и определяемый:

Р - давление, х, y - координаты, t - время, k - проницаемость породы, μ - вязкость жидкости, β - коэффициент сжимаемости жидкости (породы).

За счет сжимаемости жидкости при изменении давления в какой-либо точке пласта на забое скважины давление в окружающей ее области устанавливается не мгновенно, а с течением времени. Скорость установления давления определяется значением параметров пласта (k, μ) и величиной сжимаемости β.

Коэффициент сжимаемости (для воды и нефти составляет порядок 10^-4-10^-5 от объема на 1 атмосферу. Проблема реализации упругого режима на физических моделях пласта ограниченного объема связана с тем, что для получения достаточного для измерения изменения объема требуются давления в сотни атмосфер, что влечет трудновыполнимые требования к корпусу модели.

Изобретение направлено на создание способа моделирования, обеспечивающего возможность исследования процессов нефтевытеснения и отработки режимов разработки неоднородных по проницаемости и трещиновато-пористых пластов на физических моделях нефтяного пласта с применением упруго-циклического воздействия.

Результат достигается тем, что способ моделирования упругого режима фильтрации на физических моделях нефтяного пласта заключается в том, что изготавливают герметичные камеры с введением в них хорошо сжимаемого вещества и модель в виде прямоугольного короба или лотка с заполнением последней пористой средой и ее герметизацией, соединяют гидравлически герметичные камеры с моделью, заполняют модель и герметичные камеры малосжимаемой рабочей жидкостью, определяют объем пор модели, откачивают часть рабочей жидкости из герметичных камер в модель при атмосферном давлении, подают рабочую жидкость в модель при фиксированном давлении с контролем объема рабочей жидкости, перетекающей обратно в герметичные камеры, определяют коэффициент сжимаемости в модели по объему жидкости, которая перетекла в герметичные камеры, фиксированному давлению и объему пор в модели.

В предлагаемом способе моделирования упругого режима фильтрации малосжимаемой жидкости сжимаемость обеспечивается посредством использования легко сжимаемого вещества, например, воздуха, заключенного в герметических камерах, которые равномерно с шагом n системой каналов подключаются к модели и имеют гидравлическую связь с пористой средой (фигура 1). При этом при повышении давления в модели часть объема жидкости, на который она должна сжаться, перетекает в камеры, сжимая там газ. При снижении давления в модели накопленная в них жидкость под действием сжатого воздуха перетекает в пористую среду, имитируя этим увеличение объема ее в пористой среде. В этом случае, как и в сеточных интеграторах, коэффициент пьезопроводности as реализуется на модели дискретно с шагом n.

Способ осуществляется следующим образом. Модель, изготовленная в виде прямоугольного короба или лотка, по обычной методике заполняют пористой средой и герметично закрывают крышкой. Герметичные камеры через систему каналов в корпусе модели трубками или непосредственной установкой на корпусе модели соединяются с пористой средой. Затем модель вакуумом заполняется рабочими жидкостями. При этом камеры так же заполняются жидкостью. Определяется объем пор и пористость среды. При водонапорном режиме производится контрольная прокачка жидкости и определяется проницаемость k. Затем при атмосферном давлении в модель при закрытых входах и выходах из камер откачивается часть жидкости, оставляя в них порядка 0,25 от объема. Камеры закрываются винтовыми пробками и производится определение коэффициента сжимаемости β в модели. Для этого при закрытом выходе при фиксированном давлении ΔР в модель подается жидкость. Часть жидкости перетекает в камеры, сжимая там воздух. При достижении равновесия вход в модель закрывается и открывается выход. Замеряться объем жидкости ΔV, вытекшей под действием ΔР. Зная ΔР, соответствующий ему объем ΔV и объем пор модели V_м, находим действующее значение сжимаемости β:

В соответствии с программой опыта модель готова к работе. При этом в процессе вытеснения нефти в модели соблюдаются все физико-химические взаимодействия. На изготовленной модели объемом 1900 см³ при изменении давления ΔР в диапазоне 0,2-0,5 атмосферы камеры обеспечивают объем измерения при сжимаемости порядка 25-60 см³. На фигуре 2 для иллюстрации приведена кривая восстановления давления. Как и следует из уравнения Фурье, она имеет вид экспоненты, а обработанная в координатах V_t в соответствии с теорией плоскопараллельного течения, дает прямую линию.

Изобретение относится к способам моделирования процессов нефтевытеснения на физических моделях нефтяного пласта. Обеспечивает возможность исследования процессов нефтевытеснения и отработки режимов разработки неоднородных по проницаемости и трещиновато-пористых пластов на физических моделях нефтяного пласта с применением упруго-циклического воздействия. Сущность изобретения: изготавливают герметичные камеры с введением в них хорошо сжимаемого вещества. Изготавливают модель в виде прямоугольного короба или лотка с заполнением последней пористой средой и ее герметизацией. Соединяют гидравлически герметичные камеры с моделью. Заполняют модель и герметичные камеры малосжимаемой рабочей жидкостью. Определяют объем пор модели. Откачивают часть рабочей жидкости из герметичных камер в модель при атмосферном давлении. Подают рабочую жидкость в модель при фиксированном давлении с контролем объема рабочей жидкости, перетекающей обратно в герметичные камеры. Определяют коэффициент сжимаемости в модели по объему жидкости, которая перетекла в герметичные камеры, фиксированному давлению и объему пор в модели. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ моделирования упругого режима фильтрации на физических моделях нефтяного пласта, заключающийся в том, что изготавливают герметичные камеры с введением в них хорошо сжимаемого вещества и модель в виде прямоугольного короба или лотка с заполнением последней пористой средой и ее герметизацией, соединяют гидравлически герметичные камеры с моделью, заполняют модель и герметичные камеры малосжимаемой рабочей жидкостью, определяют объем пор модели, откачивают часть рабочей жидкости из герметичных камер в модель при атмосферном давлении, подают рабочую жидкость в модель при фиксированном давлении с контролем объема рабочей жидкости, перетекающей обратно в герметичные камеры, определяют коэффициент сжимаемости в модели по объему жидкости, которая перетекла в герметичные камеры, фиксированному давлению и объему пор в модели.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что камеры подключают к модели с равномерным шагом.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве малосжимаемой рабочей жидкости используют воду, нефть, а в качестве хорошо сжимаемого вещества - воздух, газ.