Theoretical and laboratory investigations on oil displacement from the rock matrix under capillary forces

• Autorzy: Liszka, K. , Stopa, J.

Warianty tytułu

PL

Badania teoretyczne i laboratoryjne wypierania ropy z matrycy skalnej pod wpływem sił kapilarnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper contains two parts. The theoretical basis for the process of oil displacement through the water from the fractured porous medium, due to capillary forces, has been discussed in the part No. 1. The functional equation describing the relative water content increase in the fractured rock matrix, surrounded by the water layer, has also been introduced. This may reflect the actual reservoir conditions, if a fractured oil reservoir is flooded with water, at the moment when the rock matrix porous block has already been surrounded by the water forced in as a result if shifting of watering front in the fractures system. The impact of particular parameters of this process on its performance has also been determined. This equation is non-linear, and may be solved using numerical methods, in general case. The analytical solution may be arrived at when the constant value of the mass exchange coefficients has been assumed, as well as simple geometry, such as spherical geometry and process symmetry. Having assumed as above, the analytical solution has been arrived at and compared with a numerical solution. Taking into consideration the assumptions, the error committed has been slight, in order of few percent. The results of the theoretical contemplations have been compared with laboratory experiments' results, in the second part of the paper. The detailed description of performed research and its methodology have been given. The experiments have confirmed theoretical results.

PL

Zjawisko wnikania wody do przestrzeni porowych wypełnionych ropą pod wpływem sił kapilarnych jest istotnym czynnikiem wpływającym na efektywność nawadniania złóż ropy, zwłaszcza w przypadku, gdy skalą zbiornikową jest skała porowato-szczelinowata. Z punktu widzenia hydromechaniki złoże takie składa się z systemu spękań i szczelin oraz bloków ośrodka porowatego przepuszczalności wielokrotnie mniejszej od systemu szczelin. Bloki te noszą nazwę matrycy skalnej. Front wypierania ropy przez wodę przemieszcza się przede wszystkim (szybciej) w systemie szczelin, następnie zaś następuje proces wymiany masy pomiędzy szczelinami a porami matrycy skalnej. Według modeli znanych z literatury, np. Greenkorn (1983), M a r 1 e (1981), wypieranie ropy przez wodę następuje pod wpływem sił kapilarnych. W niedawno opublikowanej pracy Zhang X. i Morrow N. R. (1996) wykazali na podstawie prób laboratoryjnych, że przebieg procesu kapilarnego wypierania ropy przez wodę zależny jest od kształtu próbki, warunków brzegowych w czasie eksperymentu, stosunku lepkości cieczy, napięcia powierzchniowego na granicy ropa-woda oraz przepuszczalności względnych i przepuszczalności absolutnej. Interpretacja wyników laboratoryjnych jest jednak utrudniona, gdyż model matematyczny procesu jest silnie nieliniowy. W niniejszej pracy rozważono pojedynczy blok matrycy ośrodka porowatego o podwójnej porowatości i przepuszczalności. Blok ten nasycony jest cieczą węglowodorową (ropą lub naftą), zaś jego powierzchnia boczna znajduje się w kontakcie z wodą, która jest cieczą wypierającą. Przy założeniu, że ciśnienie kapilarne jest jedynym czynnikiem powodującym wypieranie ropy otrzymano równanie (22) opisujące względny przyrost nasycenia wodą bloku matrycy w czasie trwania procesu wypierania. W równaniu tym występuje współczynnik dyfuzji D określony wzorem (14). Określono wpływ poszczególnych parametrów tego procesu na jego przebieg. Równanie (22) jest nieliniowe i w ogólnym przypadku może być rozwiązane metodami numerycznymi. Rozwiązanie analityczne może być znalezione przy przyjęciu stałego współczynnika dyfuzji i prostych geometrii i symetrii procesu. Po przyjęciu takich założeń otrzymano rozwiązanie analityczne i porównano je z numerycznym. Jak widać z wykresu na rys. 3 różnica otrzymanych wyników jest niewielka. Wynik otrzymany na drodze rozważań teoretycznych porównano następnie z wynikami badań laboratoryjnych wymienionego zagadnienia. Podano szczegółową metodykę przeprowadzonych badań. Ich wyniki potwierdziły słuszność rozważań teoretycznych. Wyniki pomiarów oraz dopasowanie krzywych teoretycznych do danych pomiarowych pokazano na rys. 4 i 5.

Słowa kluczowe

PL

wypieranie ropy naftowej; siły kapilarne; podwójna porowatość; transport masy

EN

oil displacement; capillary forces; double porosity; imbibition; mass exchange

• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2000
• Tom: Vol. 45, nr 4
• Strony: 543-553
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Liszka, K.

autor

Stopa, J.

• Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu, Akademia Górniczo-Hutnicza, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30