Вывод критерия тяжелой нефти с помощью метода Наара — Гендерсона | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 июня, печатный экземпляр отправим 3 июля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №19 (414) май 2022 г.

Дата публикации: 12.05.2022

Статья просмотрена: 27 раз

Библиографическое описание:

Менжинский, К. С. Вывод критерия тяжелой нефти с помощью метода Наара — Гендерсона / К. С. Менжинский. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 19 (414). — С. 96-100. — URL: https://moluch.ru/archive/414/91338/ (дата обращения: 18.06.2024).



В статье был предложен критерий определения тяжелой нефти, который учитывает не только свойства флюида, но и свойства породы, в которой происходит фильтрация. Критерий был введен, опираясь на теорию устойчивости водонефтяного фронта при вытеснении нефти водой.

Ключевые слова: тяжелая нефть, гидродинамика, вязкость.

Тяжелая нефть — это нефть, эффективное извлечение которой традиционными методами невозможно. Россия считается третьей после Канады и Венесуэлы страной по объемам тяжелых углеводородных ресурсов [1]. По оценке института неорганической химии РАН, российские запасы высоковязкой нефти оцениваются в 6,3 миллиарда тонн. Более 70 % залежей тяжелых залежей находятся в Волго-Уральском и Западно-Сибирском нефтегазоносных бассейнах.

Динамическая вязкость такой нефти в пластовых условиях характеризуется значениями от 20 сП величин близким к значениям природного битума (9000 сП). При этом большинство месторождений имеют вязкость 1000 сП [1].

Рассмотрим свойства тяжелой нефти на примере Ярегского месторождения, расположенного в районе Республики Коми (таблица 2) [2].

Основные проблемы при добыче тяжелой нефти возникают из-за ее низкой подвижности. Ее добыча, транспортировка и переработка связаны с большими технологическими трудностями и материальными затратами. Нефть является малоподвижной в основном из-за высокой динамической вязкости. Поэтому многие методы добычи направлены на ее понижение.

Таблица 1

Физико-химические свойства тяжелой ярегской нефти

Показатель

Ярегская нефть

Плотность при 20 о C, кг/м 3

939,8

о API

19

Кинематическая вязкость при 40 о C, мм 2 /с:

562,18

Температура застывания, о C

-18

Содержание серы, % по массе

1,2320

Содержание алюминия, % по массе

0,0070

Содержание кремния, % по массе

0,0070

Содержание ванадия, % по массе

0,0160

Содержание железа, % по массе

0,0047

Содержание никеля, % по массе

0,0047

Содержание дизельной фракции 220–330 о C, % по массе

29

Содержание высококипящей фракции, выкипающей выше 330 о C, % по массе

71

Содержание насыщенных углеводородов, % по массе

16,00

Содержание линейных парафинов, % по массе

3,78

Содержание ароматических углеводородов, % по массе

40,00

Содержание смол, % по массе

27,00

Содержание асфальтенов, % по массе

17,00

Под традиционными способами понимается вытеснение нефти водой. Для того чтобы понять эффективность данного процесса обратимся к элементарной теории устойчивости водонефтяного фронта, введем параметр M, он будет определятся соотношением (1):

(1)

То есть до фронта и после фронта уже рассматривается подвижность двухфазного потока. Если M<1 то водонефтяной фронт устойчивый, вытеснение нефти водой будет эффективным.

Таким образом введенный параметр M определяет эффективность вытеснения нефти водой, то есть по сути является критерием определения тяжелой нефти. Нефть будет тяжелой при M>1 . В этом случае флюид до фронта будет фильтроваться с большей скоростью, то есть будут образовываться языки обводненности за фронтом, и он будет неустойчивым.

Для того, чтобы воспользоваться данным параметром, необходимо знать водонасыщенность на фронте S f и остаточную водонасыщенность S 0 , которые как раз и определяются через решение задачи Баклея — Леверетта.

Проведем оценку нефти различной вязкости для фазовых проницаемостей, описываемых аппроксимацией Наара — Гендерсона [3], который учитывает возможные значения предельных точек, таких как критическая водонасыщенность и критическая нефтенасыщенность.

Кривые ОФП для воды и нефти по методу Наара-Гендерсона

Рис. 1. Кривые ОФП для воды и нефти по методу Наара-Гендерсона

Обобщенная аппроксимация описывается следующими уравнениями:

(2)

где P, R, N — варьируемые эмпирические параметры.

Рассмотрим несколько комбинаций данных параметров. Для наглядности работы предложенного метода определения тяжелой нефти продемонстрируем два случая.

Первый случай:

(3)

Второй случай:

(4)

Вязкость нефти будет рассматриваться в диапазоне от 10 сП до 35 сП. Вязкость воды была прията равной 1 сП. Графики численных решений для данных значений вязкости представлены в приложениях 1–10. Ниже будет приведены результаты расчетов.

Таблица 2

Результат численных расчетов задачи Баклея — Леверетта

P = 2, R = 1, N = 2

μ н , сП

S 0

S f

λ 0

λ f

M

10

0,2

0,390

0,100

0,075

0,75

15

0,360

0,067

0,057

0,85

20

0,345

0,050

0,048

0,96

25

0,335

0,040

0,042

1,05

30

0,325

0,033

0,036

1,09

P = 3, R = 1.5, N = 2.2

μн, сП

S 0

S f

λ 0

λ f

M

10

0,2

0,405

0,100

0,066

0,66

15

0,385

0,066

0,053

0,80

20

0,367

0,049

0,044

0,90

25

0,355

0,040

0,037

0,93

30

0,345

0,033

0,032

0,97

35

0,338

0,028

0,030

1,07

Для наглядности построим графики подвижности рисунок 2 и рисунок 3 с выделением необходимых точек. Пересечение линии AB с графиками дает значение подвижности на водонефтяном фронте, пересечение и линией S=0,2 — подвижность в точке остаточной водонасыщенности.

Результат численных расчетов для первого случая

Рис. 2. Результат численных расчетов для первого случая

Результат численного расчета для второго случая

Рис. 3. Результат численного расчета для второго случая

Как показывают результаты, для фазовых проницаемостей, описываемых аппроксимацией Наара — Гендерсона с параметрами (3), нефть будет считаться тяжелой при её значении динамической вязкости свыше 25 сП. Для той же аппроксимации, но с параметрами (4), нефть является тяжелой, если её вязкость уже больше 35 сП. Таким образом, было продемонстрировано, что введенный метод определения тяжелой нефти учитывает свойства не только флюидов, но и свойства породы, в которой происходит фильтрация.

Определение тяжелой нефти не может быть однозначно дано, если оно опирается только на вязкость флюида, необходимо также учитывать свойства породы, в которой происходит фильтрация. В представленных результатах хорошо наблюдается существенное различие нижних границ по вязкости, выше которой нефть считается тяжелой, в зависимости от вида фазовых проницаемостей.

Литература:

  1. Щепалов А. А. Тяжелые нефти, газовые гидраты и другие перспективные источники углеводородного сырья / А. А. Щепалов. — Нижний Новгород: Издательство Нижегородского государственного университета, 2012. — 93 с.
  2. Кондрашева Н. К. Сравнительная оценка структурно-механических свойств тяжелых нефтей Тимано-Печорской провинции / Н. К. Кондрашева, Ф. Д. Байталов, А. А. Бойцова // Записки Горного института. — 2017. — № 225. — С. 320–329.
  3. Хайруллин, А. А. Разработка и исследование модели двухфазного непоршневого вытеснения нефти водой: специальность 2.8.4 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Тюмень, 2021. — 147 c. — Режим доступа: https://www.tyuiu.ru/wp-content/uploads/2021/10/Dissertatsiya-Hajrullin-Az.Am..pdf
Основные термины (генерируются автоматически): тяжелая нефть, водонефтяной фронт, масса, вытеснение нефти, нефть, свойство породы, API, динамическая вязкость, остаточная водонасыщенность, параметр.


Похожие статьи

Обоснование коэффициента вытеснения Стрежевского...

Метод определения коэффициента вытеснения нефти водой в лабораторных условиях», предусматривающем фильтрацию 6…8 поровых объемов воды при линейной скорости 1…2 м/сут и дополнительно 2 поровых объема воды при десятикратно увеличенной линейной скорости...

Проблемы транспортировки высоковязкой и парафинистой...

Вязкость нефти резко уменьшается с увеличением температуры.Разрабатывается много месторождений с парафинистой нефтью, движение которой по трубам не подчиняется известным законам гидравлики. Транспортировка такой нефти по трубопроводам имеет свою...

Некоторые особенности проявления неньютоновских свойств...

В статье изучаются проявления неньютоновских свойств нефти, характеристики пористых сред и работающей мощности продуктивного пласта в

Библиографическое описание: Гасанов, И. Р. Некоторые особенности проявления неньютоновских свойств нефтей в процессе разработки и...

Влияние вязкости перекачиваемой среды на характеристики...

Определены значения вязкости перекачиваемой нефти, при которых необходим пересчет

Задавались минимальные и максимальные значения вязкости перекачиваемой нефти

В таблицах 1 и 2 представлены значения изменений параметров насоса при работе на нефти с...

Геолого-физическая характеристика Восточного месторождения

Подсчетные параметры пластовой нефти двухфазных залежей приняты по результатам исследований двух рекомбинированных

Вязкость пластовой нефти 111,2 мПа*с. Давление насыщения нефти газом 7,8 МПа. По данным физико-химических исследований нефть пласта...

Изменения коллекторских свойств неоднородных пород

– не отмечается стягивания нефти водонефтяных зон к площади нефтяных, подвижность нефти на периферии залежей практически равна нулю (вязкость предельно высокая); равновесная (остаточная) нефтенасыщенность возрастает к основанию и периферии залежей

Сравнение эффективности заводнения и водогазового...

Сравнение эффективности заводнения и водогазового воздействия на залежи нефти с

Ключевые слова: водогазовое воздействие, стационарное заводнение, вязкость нефти

2. Возможность визуализации входных и выходных параметров залежи и рабочего агента.

Анализ основных характеристик нефтегазовой отрасли

Полвека назад нефть была относительно недорогой, но после начала энергетического кризиса цены на нефть резко выросли.

Состояние нефтяной отрасли. На сегодняшний день нефтяная промышленность играет важную роль в развитии топливно-энергетической...

Методические рекомендации по анализу заводнения и управлению...

Стабильность фронта на границе нефть-вода при заводнении пластов зависит от свойств породы, но в большей степени от свойств

В эксперименте допускается применение модели пластовой нефти — безводной дегазированной нефти, разбавленной растворителями...

Похожие статьи

Обоснование коэффициента вытеснения Стрежевского...

Метод определения коэффициента вытеснения нефти водой в лабораторных условиях», предусматривающем фильтрацию 6…8 поровых объемов воды при линейной скорости 1…2 м/сут и дополнительно 2 поровых объема воды при десятикратно увеличенной линейной скорости...

Проблемы транспортировки высоковязкой и парафинистой...

Вязкость нефти резко уменьшается с увеличением температуры.Разрабатывается много месторождений с парафинистой нефтью, движение которой по трубам не подчиняется известным законам гидравлики. Транспортировка такой нефти по трубопроводам имеет свою...

Некоторые особенности проявления неньютоновских свойств...

В статье изучаются проявления неньютоновских свойств нефти, характеристики пористых сред и работающей мощности продуктивного пласта в

Библиографическое описание: Гасанов, И. Р. Некоторые особенности проявления неньютоновских свойств нефтей в процессе разработки и...

Влияние вязкости перекачиваемой среды на характеристики...

Определены значения вязкости перекачиваемой нефти, при которых необходим пересчет

Задавались минимальные и максимальные значения вязкости перекачиваемой нефти

В таблицах 1 и 2 представлены значения изменений параметров насоса при работе на нефти с...

Геолого-физическая характеристика Восточного месторождения

Подсчетные параметры пластовой нефти двухфазных залежей приняты по результатам исследований двух рекомбинированных

Вязкость пластовой нефти 111,2 мПа*с. Давление насыщения нефти газом 7,8 МПа. По данным физико-химических исследований нефть пласта...

Изменения коллекторских свойств неоднородных пород

– не отмечается стягивания нефти водонефтяных зон к площади нефтяных, подвижность нефти на периферии залежей практически равна нулю (вязкость предельно высокая); равновесная (остаточная) нефтенасыщенность возрастает к основанию и периферии залежей

Сравнение эффективности заводнения и водогазового...

Сравнение эффективности заводнения и водогазового воздействия на залежи нефти с

Ключевые слова: водогазовое воздействие, стационарное заводнение, вязкость нефти

2. Возможность визуализации входных и выходных параметров залежи и рабочего агента.

Анализ основных характеристик нефтегазовой отрасли

Полвека назад нефть была относительно недорогой, но после начала энергетического кризиса цены на нефть резко выросли.

Состояние нефтяной отрасли. На сегодняшний день нефтяная промышленность играет важную роль в развитии топливно-энергетической...

Методические рекомендации по анализу заводнения и управлению...

Стабильность фронта на границе нефть-вода при заводнении пластов зависит от свойств породы, но в большей степени от свойств

В эксперименте допускается применение модели пластовой нефти — безводной дегазированной нефти, разбавленной растворителями...

Задать вопрос