Методы повышения нефтеотдачи пластов. Применение химических реагентов при заводнении нефтяных пластов. Уравнение двухфазной фильтрации с активной примесью

Методы повышения нефтеотдачи пластов

1.  Применение химических реагентов при заводнении нефтяных пластов

При вытеснении нефти водой значительная часть нефти остаётся в пласте неизвестной; низкая нефтеотдача при заводнении связана с особенностями гидродинамики водонефтяной системы в пористой среде.

Капиллярные силы, действующие на границе между водой  нефтью, защемляют нефть, препятствуя её вытеснению. Т. к. вязкость нефти больше вязкости воды, более подвижная вода стремится прорватьтся через нефть к добывающим скважинам. Неоднородность пласта приводит к тому, что вытеснение происходит в основном из высокопроницаемых зон, в низкопроницаемых зонах остаётся много нефти.

Одним из основных методов повышения нефтеотдачи пластов является добавление в вытесняющую воду химических реагентов  растворителей, улучшающих гидродинамические условия вытеснения. При заводнении нефтяных пластов используют полимеры, поверхностно-активные вещества (ПАВ), углекислый газ, минеральные соли, спирты, мицелярные растворы.

При добавке полимеров в закачиваемую воду приходит увеличение её вязкости уменьшение фазовой проницаемости, несколько уменьшается остаточная нефтенасыщенность.

При вытеснении нефти карбонизированной водой (водным раствором углекислого газа) в процессе растворения в нефти CO₂ уменьшается поверхностное натяжение на границе раздела фаз, снижается остаточная нефтенасыщенность, увеличивается  фазовая проницаемость нефти  снижается её вязкость, увеличивается вязкость воды.

При добавлении ПАВ в нагнетаемую воду происходит уменьшение поверхностного натяжения  снижение остаточной нефтенасыщенности.

Относительные фазовые проницаемости, вязкости фаз и капиллярные скачки давления зависят от концентрации хмического реагента в водном растворе:

; ; ; …

унифицированность действия различных химических реагентов на механизм вытеснения позволяет объединить их под общм названием: актвня примесь.

2. Уравнение двухфазной фильтрации с активной примесью.

а) Уравнение неразрывности для активной примеси.

При вытеснении нефти раствором активной примеси происходит процесс двухфазного течения. Примесь может быть растворена в воде, в нефти  сорбироватьться пористым скелетом.

Обычно концентрация примеси в нефти  и количество примеси, сорбированное пористой средой  прорпорциональны концентрации примеси в воде :

; .

Рассмотрим конечный неизменный объём пористой среды , ограниченный поверхностью .

В элементарном объёме  содержится:

 воды: ; примеси в ней: .

 нефти:;примеси в ней: .

Кроме того сорбировано пористой средой примеси:

Т. о. содержание активной примеси в элементарном объёме :

.

а в объёме  :

    .

Скорость изменения количества активной примеси в объёме

должна быть равна потоку примеси через поверхность  с водой и нефтью:

через : поток примеси с водой:

поток примеси с нефтью:

             ;

Через всю поверхность  поток примеси:

т. о.         (2)

Т. к.                          (3)

И учитывая произвольность выбранного объёма  из (2) получим:

  (4)

(4) – общее дифференциальное уравнение неразрывности для активной примеси.

Для плоскопараллельной фильтрации вдоль оси  

Уравнение неразрывности активной примеси записывается в виде:

   (5)

б) Уравнения движения фаз с активной примесью

Будем считать, что концентрации примеси в воде   в нефти  малы и не изменяют удельных объёмов фаз. Также будем считать, что фазы несжимаемы.

Тогда уравнения неразрывности для воды и нефти при плоскопараллельной фильтрации записывается в виде:

;   .   (6)

При описании крупномасштабных медленных процессов можно пренебречь капиллярным скачком давления между фазами, а давления