Курс лекций по подземной гидромеханике: Учебное пособие по одноименному курсу, страница 32

Для повышения нефтеотдачи пластов в настоящее время широко используется добавление в вытесняющую воду химических реагентов (поверхностно-активных веществ), улучшающих капиллярные и гидродинамические условия вытеснения и снижающих остаточную нефтенасыщенность пласта.

XIII.  Движение жидкостей в трещиноватых

 и в  трещиновато-пористых породах

1. Особенности фильтрации в трещиноватых

                       и   трещиновато-пористых пластах.

           Нефтеносные пласты ряда месторождений имеют своеобразную трещиноватую структуру, т.е. пронизаны сообщающимися между собой трещинами. В трещиноватой породе имеются макро и микротрещины, мелкие и крупные каверны. Сама порода – матрица, может быть абсолютно непроницаемой или представлять собой обычную пористую среду. Толщина макротрещин  1мм. , микротрещин 1…..100 мкм. Обычно макротрещины не имеют значительной протяжённости и соединяются между собой микротрещинами, которые и создают большое гидравлическое сопротивление фильтрующемуся потоку.

          Движение флюидов в трещиноватых пластах отличается некоторыми особенностями по сравнению с движением в пористой среде.

          Для анализа особенностей фильтрации в трещиноватых породах рассматривают две модели пород: трещиноватые и трещиновато-пористые.

          В чисто трещиноватых породах блоки породы, расположенные между трещинами, практически непроницаемы,  движение жидкости происходит только по трещинам, т.е. трещины являются и коллектором и проводником жидкости к скважинам.     К таким породам относятся сланцы, кристаллические породы, доломиты, мергели, некоторые известняки.

          Трещиновато-пористая среда представляет собой совокупность пористых блоков, отделённых один от другого развитой системой трещин. При этом поперечные размеры трещин значительно превосходят характерные размеры пор, так что проницаемость системы трещин  К значительно больше, чем проницаемость пористых блоков К. Жидкость насыщает и проницаемые блоки и трещины. Трещины занимают гораздо меньший обьём, чем поры, поэтому коэффициент трещиноватости   m (отношение объёма трещин к общему объёму породы) значительно меньше коэффициента пористости m (m менее 1%,  m=10…..20% ).

           Трещиновато-пористые породы – это в основном известняки, иногда песчаники, алевролиты, доломиты.

           Характеристиками трещиноватых пород, определяющими их фильтрационные свойства, являются:

           - коэффициент трещиноватости   m;

           - коэффициент проницаемости   К;

           - густота трещин  Г;

           - раскрытие трещин    .

           Густота трещин – число трещин   n, отнесённое к длине нормали  L, проведённой к поверхностям, образующим трещины.

            Коэффициент трещиноватости  m связан с густотой и раскрытием трещин соотношением:

                                               ,                                                 (1)

        - безразмерный коэффициент, зависящий от геометрии системы трещин в породе                 .

         Движение жидкости в трещине можно представить как движение в узкой щели между между двумя параллельными плоскими стенками с зазором . Для такого движения справедлива формула Буссинеска:

                                                     .                                               (2)

            Переходя к скорости фильтрации:

                                              .                                   (3)

             Сопоставив формулу (3) с законом Дарси:    и используя (1),  получим выражение для коэффициента проницаемости трещиноватой породы:

                                             .                                             (4)

             Зависимость проницаемости трещиноватых пород от пластового давления более существенная, чем аналогичная зависимость для пористых пород.

            При снижении пластового давления (горное давление постоянно) увеличивается нагрузка на скелет пароды и уменьшается раскрытие трещин. С ростом давления раскрытие трещин увеличивается. Если считать деформации в трещиноватом пласте упругими и малыми, то зависимость раскрытия трещины от давления можно считать линейной: