Критическая и предельная водонасыщенность коллекторов

 

Коэффициент вытеснения нефти водой. При раз­работке нефтяных месторождений методом заводнения происходит увеличение водонасыщенности S_B продуктивных пород-коллекто­ров от начальной (остаточной) до предельной (конечной). Предельная водонасыщенность коллектора S_BП, охваченного процес­сом вытеснения нефти водой, наступает в момент, когда в добы­ваемой из коллектора жидкости отсутствует нефть. Критическая водонасыщенность S_BК коллектора равна минимальной S_B, кото­рая выше начальной, но при которой из пласта извлекается безводная нефть.

Определение предельной и критической водонасыщенности не только необходимо для установления объемов извлекаемых запа­сов нефти за весь срок и безводный период разработки залежи, но и важно для успешного применения методов увеличения нефтеотдачи пластов.

Предельная и критическая водонасыщенность полностью опре­деляются остаточной водонасыщенностью S_ОВ, а также конечным βк и за безводный период βб коэффициентами вытеснения нефти. В. Г. Михневич и А. В. Берлин совместно с автором обработали результаты лабораторного изучения этих параметров для неко­торых залежей нефти Пермской области, полученные на состав­ленных из 10—15 кернов 73 моделях терригенных и 39 моделях карбонатных (табл. 2) коллекторов порового типа.

 

Таблица 2

Изменение критической и предльной водонасыщенности моделей пластов

 

 

Величины S_BК и S_BП рассчитывались по формулам:

 

Известно, что остаточная водонасыщенность имеет тесную статистическую связь с проницаемостью k пород, а коэффициент вытеснения — с проницаемостью и вязкостью μ_Н вытесняемой нефти. Методом многофакторного анализа была изучена связь параметров S_BК и S_BП с проницаемостью и вязкостью нефти. В ре­зультате получены следующие зависимости.

Для терригенных коллекторов:

S_BК = 0,037 lg k – 0,097 lg μ_Н + 0,293;

S_BП = 0,038 lg k – 0,081 lg μ_Н –0,112.

Для карбонатных коллекторов:

lg S_BК = –0,003 lg μ_Н – 0,264;

lg S_BП = +0,079 lg μ_Н – 0,133.

 

Коэффициенты детерминации для уравнений соответственно равны 0,79; 0,55; 0,94 и 0,8, что свидетельствует о достаточно тес­ной статистической связи параметров, входящих в уравнения. Можно отметить существенные различия зависимостей предельной и критической водонасыщенности от проницаемости и вязкости нефти для терригенных и карбонатных коллекторов. Объясняется это особенностями структуры порового пространства и смачиваемости поверхности данных коллекторов. В карбонат­ных коллекторах рост коэффициента вытеснения с увеличением йроницаемости объясняется снижением на такую же величину остаточной водонасыщенности. Поэтому предельная водонасыщенность S_BП с изменением проницаемости k остается постоянной и зависит только от вязкости вытесняемой нефти. В терригенных коллекторах кривая зависимости коэффициента вытеснения от проницаемости имеет тот же вид, что и в карбонатных (см. рис. 7), однако остаточная водонасыщенность в них снижается с ростом проницаемости менее интенсивно. Поэтому для терригенных кол­лекторов предельная водонасыщенность S_BП зависит как от вяз­кости вытесняемой нефти, так и от проницаемости породы.

Различие зависимостей остаточной водонасыщенности от про­ницаемости S_0B = f(k) для коллекторов рассматриваемых типов объясняется, по-видимому, тем, что в терригенном коллекторе в формировании остаточной водонасыщенности за счет повышен­ной гидрофильности большую роль играет удельная поверхность пористой среды. Поэтому изменение в широком диапазоне про­ницаемости терригенных пород не влечет за собой существенного изменения предельной и остаточной водонасыщенности. Так, с увеличением проницаемости в 10 раз (от 0,1 до 1 мкм2) при вязкости нефти 5 мПа*с критическая и предельная водонасыщен­ность коллектора изменяются соответственно от 0,19 до 0,23 и от 0,62 до 0,68. В полимиктовых коллекторах коэффициент вытес­нения меньше, чем в песчаных.

Полученные зависимости в сочетании с геофизическими дан­ными по определению водонасыщенности продуктивного пласта (например, по удельному сопротивлению) можно использовать;ля приближенного определения коэффициента вытеснения, также начальных и остаточных запасов нефти в заводненных юнах пласта.

Как видно, предельная и критическая водонасыщенность по­ристой среды при извлечении нефти с помощью искусственного Наводнения определяются типом коллектора, его проницаемостью «(для коллекторов терригенного типа) и вязкостью вытесняемой гдефти.

С ростом проницаемости предельная водонасыщенность тер­ригенного коллектора при фиксированной вязкости нефти увеличивается, а для карбонатного коллектора остается постоянной. С увеличением вязкости нефти предельная и критическая водонасыщенность коллекторов снижаются.