Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 115
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Сургутский институт нефти и газа
Кафедра: «Нефтегазовое дело»
Курсовая работа
на тему: «Проницаемость горных пород»
по дисциплине: «Подземная гидромеханика нефтяного и газового пласта»
Студент: Юсуфов М.В.
Группа: ЭДНб-19 (очная ф.о.)
Руководитель: Муравьёв К.А.
Дата защиты ____________
Оценка _________________
Сургут, 2022г.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Сургутский институт нефти и газа
Кафедра: «Нефтегазовое дело» УТВЕРЖДАЮ:
И.о. зав. кафедрой НД
К.А. Муравьёв
«_»_ 20г.
ЗАДАНИЕ НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ
Студенту
-
Тема работы утверждена приказом по институту от «»20__г.
№_
-
Срок сдачи студентом законченной работы от «»20__ г. -
Исходные данные к работе
-
Содержание ВКР (перечень подлежащих разработке вопросов)
Дата выдачи задания «_»201г. Руководитель
Задание принял к исполнению
«_»201г.
(подпись студента)
Содержание
Введение…………………………………………...……………….……………..…….4 Цель и задачи курсовой работы………………………………….………..………..…6
Понятие проницаемости. Общая классификация проницаемости ……………………………………………...……………………………………………7
Закон фильтрации Дарси…………………………...…………………………………16
Методы определения проницаемости……..................................................................18
Расчетная часть. …………………………………………………………………….…25
Заключение…………………………………………………………………………….27
Список используемых источников…………………………………………………...28
Введение
Подземная гидромеханика - наука о движении жидкостей, газов и их смесей в пористых и трещиноватых средах; по своей сути она является одним из специальных разделов общего курса механики жидкостей. С другой стороны, подземная гидромеханика является теоретической базой для описания процессов фильтрации при разработке нефтяных и газовых месторождений и обеспечивает решение широкого круга прикладных задач в практической деятельности специалистов-нефтяников.
В настоящее время проектирование разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений невозможно представить без широкого применения законов подземной гидромеханики, которые позволяют решать следующие задачи: правильный выбор участка строительства скважин; оптимальное количество скважин для максимального извлечения нефти из пласта; очередность ввода в эксплуатацию добывающих и нагнетательных скважин; определение оптимального режима работы скважин; необходимость поддержания пластового давления и повышение флюидоотдачи; обоснованный выбор необходимых реагентов для осуществления рациональной разработки залежи и др.
Петрофизические знания являются фундаментальными для специалистов в области геофизики, разработки и эксплуатации нефтяных месторождений, геотехнологического моделирования, геологии и многих других областей знаний.
Одним из основных петрофизических параметров, в значительной степени влияющих на выбираемые подходы к реализации процесса разработки месторождений нефти и газа, является проницаемость горной породы.
Проницаемость – это фильтрующий параметр горной породы, характеризующий её способность пропускать через себя жидкости и газы при перепаде давления. От этого параметра напрямую зависят эффективность и потенциал месторождения, применение методов разработки и повышения нефтеотдачи.
Впервые понятие проницаемости было введено Анри Дарси в его известном законе фильтрации жидкости. В последующем, с возникновением нефтяной и газовой отрасли, понятие проницаемости стали применять и к пластовым системам, в которых происходит фильтрация флюида. На основе закона Дарси, французский инженер Жюль Дюпюи вывел уравнение притока несжимаемой жидкости к вертикальной скважине, являющееся интегральной формой закона Дарси. На основе работ двух этих выдающихся учёных, можно сказать, что продуктивность как скважины, так и месторождения в целом, зависит в большей степени от проницаемости горной породы.
Цель и задачи
Цель курсовой работы: изучение такого свойства горных пород, как проницаемость.
Задачи курсовой работы:
1. Изучить понятие проницаемости и рассмотреть основные классификации проницаемости;
2. Изучить закон фильтрации Дарси;
3. Ознакомиться с методами определения проницаемости;
4. Произвести расчетную часть, определив абсолютную проницаемость горных пород по газу по данным исследования керна при установившемся режиме.
1.Понятие проницаемости. Общая классификация проницаемости
Проницаемость – это фильтрующий параметр горной породы, характеризующий её способность пропускать через себя жидкости и газы при перепаде давления. В нашей стране используется Международная система единиц СИ, которая является когерентной системой, т.е. системой уравнения которой не содержат переводных коэффициентов. Проницаемость в системе СИ измеряется в м2 или мкм2.
Рисунок 1.1 – проницаемость горных пород
Для характеристики проницаемости горных пород введены понятия абсолютной, эффективной (или фазовой) и относительной проницаемостей.
Абсолютная проницаемость – это проницаемость пористой среды при фильтрации через нее жидкости или газа при условии, что данный образец насыщен только этой фазой. Обычно для определения абсолютной проницаемости используют высушенный образец, пропуская через него воздух или газ, так как они отличаются наименьшими свойствами взаимодействия с породой.
Для определения абсолютной проницаемости в лаборатории используют такие же образцы керна, как и для определения других петрофизических свойств горных пород. И хотя, данные лабораторного анализа керна считаются эталонными по отношению к другим источникам, те же причины получения не достоверных результатов остаются не менее актуальными, как и при определении пористости – это объем керна и условия измерения.
рассмотрим пять причин, приводящих к не объективной оценки проницаемости горных пород:
1) Недостаточная очистка керна. При очистке и сушке керна, из него не всегда получается удалить тяжелые углеводородные фракции с более высокими температурами кипения, что может приводить к занижению результатов;
2) Эффект проскальзывания газа (эффект Кликенберга). Так как для определения абсолютной проницаемости керна используется газ, то необходимо вводить некоторые корректирующие поправки на эффект проскальзывания газа. Это эффект был открыт Клинкенбергом в 1941 году и назван в его честь. Он заключается в том, что газы, в особенности низкомолекулярные, в отличие от жидкостей, при фильтрации в пористой среде, на границе пористая среда – газ имеют ненулевую скорость. Это приводит к более высоким объемным скоростям потока, так как газ проскальзывает по поверхности зерен.
Рисунок 1.2 - Номограмма для определения коэффициента абсолютной проницаемости с учётом эффекта Клинкенберга
3) Нарушение закона Дарси. Экспериментальной проверке применимости закона Дарси, посвящено множество исследований как в нашей стране, так и за рубежом. Было установлено, что закон Дарси имеет верхнюю и нижнюю границу применимости.
Нижняя граница применимости закона Дарси связана с проявлением неньютоновских реологических свойств жидкости, ее взаимодействием с твердым скелетом пористой среды при достаточно малых скоростях фильтрации.
Верхняя граница применимости закона Дарси связана с проявлением инерционных сил при высоких скоростях фильтрации. Скорость фильтрации, при которой нарушается закон Дарси, называется критической скоростью фильтрации.
Нарушение Закона Дарси происходит, когда скорость фильтрации жидкости в трубе или горной породе превышает критическую отметку, при этом число Рейнольдса находится в критическом диапазоне. Нарушение этого закона объясняется тем, что силы инерции, возникающие в жидкости за счет извилистости каналов и изменения площади их поперечных сечений, становятся при скорости фильтрации выше критической соизмеримыми с силами трения.
4) Анизотропия пласта. Другая специфическая особенность проницаемости заключается в том, что в отличие от других петрофизических свойств, она представляет собой векторную величину и часто проявляет явную анизотропию, т.е. проницаемость имеет различные значения в разных направлениях. Действительно, проницаемость зависит, прежде всего, от структурных характеристик породы, которые, в свою очередь, являются результатом определенного процесса отложения осадкам или вторичных процессов. Распределение зерен, слагающих данную осадочную породу, оказывает сильное влияние на характеристику потока. Ориентация и распределение зерен, наличие глинистых и алевролитовых прослоев, направляющие неоднородности, такие как стилолиты или трещины, - вот некоторые характерные черты коллектора, обуславливающие анизотропию проницаемости горных пород.
5) Поправка на учет давления вышележащих пород. Результаты измерений должны корректироваться с учетом давления вышележащих пород. Когда керн извлекается на поверхность, воздействие сжимающих сил исчезает, и порода расширяется во все стороны. В свою очередь, это расширение ведет к изменению геометрии порового пространства, что может сильно влиять на проницаемость породы, в зависимости от разницы давлений, степени консолидации этой породы и содержания глины. Так, например, в неконсолидированных горных породах, отличающихся очень высоким коэффициентом сжимаемости, можно ожидать уменьшение проницаемости. При наличии аутогенных глин, также может иметь место значительное понижение проницаемости под воздействием горного давления, так как глина может перекрывать устья пор, препятствуя циркуляции жидкости. Интересно отметить, что такое снижение проницаемости часто бывает связано с уменьшением узких пор. Так как для большинства пород наблюдаемое снижение проницаемости не является пренебрежимо малым, получаемые данные всегда следует корректировать с учетом давления вышележащих пород. Когда имеются данные замеров горного давления, можно легко получить корректирующую зависимость, в противном случае могут применяться эмпирические соотношения.