Процес визначення коефіцієнта витіснення пластової води промстоками

Реферат: Процес визначення коефіцієнта витіснення пластової води промстоками включає визначення залишкового водонасичення і оцінку параметрів структури порового простору порід-колекторів шляхом центрифугування водонасичених зразків керна різної проникності з подальшою побудовою кривих капілярного тиску. Для кожного зразка диференційовано оцінюють коефіцієнти витіснення різних типів вод - вільної, плівкової і залишкової. UA 85960 U (54) ПРОЦЕС ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ВИТІСНЕННЯ ПЛАСТОВОЇ ВОДИ ПРОМСТОКАМИ UA 85960 U UA 85960 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до газопромислової справи, зокрема до гідрогеологічного контролю на полігонах закачки промислових стічних вод у водоносні пласти-колектори в процесі розробки покладів вуглеводнів. Відомо, що при розробці геолого-технічного обґрунтування повернення промстоків у виснажені розробкою горизонти коефіцієнт витіснення пластової води промстоками приймають на рівні 0,7 [РД 51-31323949-48-2000. Гидрогеоэкологический контроль на полигонах закачки промышленных сточных вод. М., ОАО ВНИИгаз. 2000 г.] незалежно від фільтраційних властивостей водоносних пластів. Такий підхід є досить неоднозначним і має суттєві недоліки, тому що при закачуванні промстоків, які містять домішки вуглеводнів (конденсат, нафтопродукти), у приймальному пласті відбуваються певні процеси гідродинамічної і фізикохімічної активності. Відомий спосіб визначення залишкової водонасиченості гірських порід [патент України № 3995, МПК Е21В 47/10, публ. 27.12.1994, Бюл. № 6], що включає відбір зразків порід і проб з продуктивного пласта, визначення абсолютної проникності і пористості зразків порід, екстрагування, висушування і насичення пластовою водою зразків порід, складання кернової колонки (моделі пласта) з конкретною пористістю і проникністю, моделювання витіснення води в термодинамічних умовах залягання колекторів. Однак, цей спосіб є надзвичайно громіздким і потребує безперервного довготривалого проведення експериментів протягом 2-4 діб. Найближчою за технічним виконанням є експресна методика визначення залишкового водонасичення (Кзв) гірських порід [ГСТУ 41-00032626-00-025-2000. Визначення залишкового водонасичення гірських порід. Методика виконання вимірювань методом центрифугування зразків. Київ: Мінекоресурсів України, 2001 р.] шляхом центрифугування водонасичених зразків порід і подальшим отриманням кривих капілярного тиску (ККТ), з яких, за стабілізованим значенням водонасичення графічно визначають Кзв. Проте, вона не адаптована для водонасичених пластів, де відбувається гідродинамічне заміщення пластової води водами промстоків (супутніми пластовими водами, стічними водами тощо). Таким чином, на цей час відсутня аргументована методика диференційованого визначення зазначеного параметра залежно від проникності порід-колекторів. Також незрозумілим залишається питання відносно якого об'єму пор, загального чи ефективного, він приймається. На цей час експлуатація полігонів повернення промстоків здійснюється при різних режимах, включаючи режим зі змінним напрямком фільтрації. Останній характерний для полігонів, які діють на підземних сховищах газу (ПСГ), коли поглинальний пласт може відчувати вплив значних коливань тиску в основному газонасиченому пласті через циклічний режим експлуатації сховища. Зміна реологічних характеристик витісненої води і води, що заповнює поглинальний пласт (в'язкість безпосередньо залежить від мінералізації), призводить до зміни коефіцієнтів витіснення. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення достовірності визначення коефіцієнта витіснення пластової води промстоками залежно від фільтраційних властивостей порід-колекторів. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у процесі визначення коефіцієнта витіснення пластової води промстоками, який включає визначення залишкового водонасичення і оцінку параметрів структури порового простору порід-колекторів шляхом центрифугування водонасичених зразків керна різної проникності з подальшою побудовою кривих капілярного тиску, запропоновано для кожного зразка диференційовано оцінювати коефіцієнти витіснення різних типів вод - вільної, плівкової і залишкової. Крім того, залежно від тиску і часу витіснення для кожного зразка запропоновано фіксувати відповідні об'єми вилученої із них типів води, коефіцієнт витіснення визначати за співвідношенням відповідних об'ємів до їхніх початкових водонасичених об'ємів, а при визначенні коефіцієнта витіснення пластової води за основу приймати об'єм води, що витіснений із надкапілярних порових каналів, де відбувається поршневе заміщення пластової води промстоками. Для пояснення суті запропонованого процесу на кресленні наведено залежність водонасичення порід-колекторів від тиску витіснення під час центрифугування: вода: ÊIâ залишкова; ÊII - плівкова; ÊIII - вільна;  â - коефіцієнт гідродинамічного (поршневого) â â витіснення пластової води промстоками. Процес виконується таким чином. На зразках порід, підготовлених згідно з вимогами нормативних документів і насичених пластовою водою моделюють процес витіснення пластової води. Під час центрифугування частина пластової води (гравітаційна або вільна) витісняється із зразка під дією відцентрової 1 UA 85960 U 5 10 15 20 25 30 35 сили, інша - залишається у поровому просторі. За результатами досліджень будують графік залежності коефіцієнта водонасичення (Кв) від тиску витіснення (Р), з якого, до початкової і кінцевої ділянок проводять прямі лінії, а з точки перетину останніх, проводять пряму лінію, паралельну осі Кв до перетину з отриманою ККТ. З точки перетину з останньою, на вісь Кв опускають перпендикуляр і визначають чисельну величину коефіцієнта витіснення пластової води (  â ), як 1 - Кв* відносно загального об'єму пор (фіг). Для переведення  â до ефективного об'єму пор отримане значення (1 - Кв*) необхідно помножити на перерахункове співвідношення 1/(1 - Кв*). З отриманої ККТ можна також прослідкувати за кількісним співвідношенням у колекторів різних типів вод - вільної, плівкової і залишкової. Гравітаційна (вільна) вода знаходиться у порових каналах, як правило, радіусом 10-100 мм і більше, і здатна рухатися під дією гравітаційних сил та передавати гідростатичний тиск. Процес витіснення плівкової води, яка перебуває у порових каналах, як правило, радіусом 110 мм залежить від прикладного градієнта тиску витіснення за певних гідродинамічних умов. Залишкова вода міститься у порових каналах радіусом, як правило, менше 1 мм і перебуває в них у фазово-нерухомому стані. Слід зауважити, що гідродинамічно фактор геологічного проміжку часу (мільйони років) не підлягає експериментальному моделюванню процесу заповнення пастки флюїдами, тому доречним є застосування заявленого процесу. При цьому тривалість процесу захоронення промстоків у водоносних пластах є мізерною в порівнянні з зазначеним вище. Запропонований процес експериментально обґрунтовано фактичним співпадінням коефіцієнтів витіснення флюїдів на моделях пласта, при цьому відносне відхилення не перевищує 7,3 %, що є допустимим у вирішенні прикладних задач у нафтогазопромисловій гідрогеології. Величина коефіцієнта витіснення (  â ) змінюється залежно від фільтраційних властивостей водоносних пластів. Яскравим прикладом зазначеного слугують, наприклад, проведені дослідження для глибокозалягаючих (понад 5000 м) порід-колекторів верхньовізейського ярусу Дніпровсько-Донецької западини. Залежно від обертової частини ротора центрифуги (прикладеного градієнта тиску витіснення) Кв змінювався від 0,15 до 0,95 при зміні проникності . -15 2 (0,2-111,5) 10 м . Запропонований процес дозволяє диференційовано визначити коефіцієнт гідродинамічного витіснення пластової води, що сприяє підвищенню вірогідності в оцінці об'ємів захоронених промстоків. Диференційоване визначення значень коефіцієнта витіснення пластової води та його практичне застосування в нафтогазовій гідрогеології, дозволить більш точно оцінювати та змоделювати гідродинамічні процеси, які відбуваються після закачування промстоків у поглинальному пласті. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 1. Процес визначення коефіцієнта витіснення пластової води промстоками, що включає визначення залишкового водонасичення і оцінку параметрів структури порового простору порідколекторів шляхом центрифугування водонасичених зразків керна різної проникності з подальшою побудовою кривих капілярного тиску, який відрізняється тим, що для кожного зразка диференційовано оцінюють коефіцієнти витіснення різних типів вод - вільної, плівкової і залишкової. 2. Процес за п. 1, який відрізняється тим, що залежно від тиску і часу витіснення для кожного зразка фіксують відповідні об'єми вилученої із них типів води, а коефіцієнт витіснення визначають за співвідношенням відповідних об'ємів до їхніх початкових водонасичених об'ємів. 3. Процес за п. 1, який відрізняється тим, що за основу у визначенні коефіцієнта витіснення пластової води приймають об'єм води, витіснений із надкапілярних порових каналів, де відбувається поршневе заміщення пластової води промстоками. 2 UA 85960 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3