Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Билет 14. 2. Остаточная вода и ее виды.




Остаточная вода в коллекторах.Вода, содержащаяся вместе с нефтью или газом вколлекторе в пределах залежи, называется остаточной. Образуется она за счет той, которая, первоначально, как правило, полностью насыщала породу, но была частично вытеснена

при формировании скопления УВ. Объем воды, отнесенный к объему порового пространства, выражается в виде коэффициента водонасыщенности кв. С ним тесно связан коэффициент нефтенасыщенности кн (газонасыщенности кг), который тоже представляет отношение объема соответствующего флюида к объему пор. Если объем порового пространства принять за 1, то соотношение между указанными коэффициентами kв+kн ( г ) =1. Содержание воды колеблется от 20 до 80%. Чем меньше размер породообразующих компонентов, тем больше

воды находится в породе. В физическом отношении выделяются различные категории остаточной воды. Для того, чтобы охарактеризовать их, целесообразно вспомнить основные особенности энергетики поверхности минералов, прежде всего глинистых. В разд. П мы рассматривали различные формы связи между пакетами глинистых минералов. У каолинита заряды поверхности пакетов нейтральны. У смектитов и гидрослюд имеет место изоморфное замещение трехвалентного алюминия в октаэдрическом слое на двухвалентные магний,

железо (характерно для монтмориллонита) или четырехвалентного кремнезема в тетраэдрических слоях - на трехвалентный алюминий (характерно для гидрослюд). При этом возникает дефицит положительного заряда или некоторая величина отрицательных зарядов на поверхностях пакетов. Как уже упоминалось, у гидрослюд положительным компенсирующим катионом является преимущественно калий. Он жестко связывает между собой пакеты валентными электростатическими связями. У недеградированных гидрослюд активными по отношению к воде являются лишь внешние поверхности. У монтмориллонита

связь между пакетами слабее, они связаны за счет ван-дер-ваальсовых сил. В решетке этого минерала по отношению к воде активны как внешние, так и внутренние поверхности частиц.

Различные неровности, сколы, иные деформации, затрагивающие решетку глинистых и других минералов, также создают энергетическую неуравновешенность. Согласно существующим гипотезам при взаимодействии кислых и щелочных растворов с глинистыми минералами характер среды и свойства на внешних поверхностях решетки могут сильно меняться в зависимости от состояния структурных групп ОН. При замене части кремнезема на алюминий в тетраэдрическом слое ненасыщенные гидроксиды проявляют кислотные свойства в щелочной и нейтральных средах, а насыщенные парные гидроксиды октаэдрического слоя в щелочной среде диссоциируют по кислотному типу, в кислотной - по щелочному. В связи с этим происходит увеличение емкости обмена глин. В щелочной среде оно связано с заменой Н+-ионов на щелочной катион, а в кислой среде гидроксильная группа замещается на анион. Таким образом, в системе глина - раствор на поверхности частиц образуется множество качественно разнородных адсорбционных центров, причем

преобладание тех или других ненасыщенных групп определит величину и знак заряда данной поверхности. Наличие активных адсорбционных центров минералов способствует

наличию слоев или участков влаги со свойствами, отличающими эту жидкость от поровых растворов и твердой фазы. В тонкодисперсной среде этот слой имеет непрерывное развитие. Он представляет прочно связанную воду. Она подразделяется на ряд категорий по энергии

связи. Р. И. Злочевская и большинство исследователей связанной воды выделяют следующие их виды:

1. Вода, адсорбированная наиболее активными адсорбционными центрами поверхности, образующая с ними ионодипольные и водородные связи и обладающая наибольшей энергией взаимодействия. Ее количество близко к объему воды условного "монослоя" (вода ближнего

порядка). Эта так называемая "химическая"сорбция.

2. Вода, адсорбированная твердой поверхностью за счет ориентационного эффекта ван-дер-ваальсовых сил. В результате этого происходит "физическая" сорбция воды. В зависимости от окружающих условий общее количество "химически" и "физически" связанной воды может колебаться в границах, представляющих максимальную гигроскопическую влажность (при адсорбции из паров) и максимальную молекулярную влагоемкость (при насыщении из растворов). Общая толщина пленки связанной водой при одних и тех же давлениях и температурах зависит от величины радиуса действия электромолекулярных сил, от гидрофильности или гидрофобности минералов, от веществ, растворенных в воде. По разным данным она сильно колеблется от первых десятков до тысяч нанометров. Повышение температуры и давления снижают толщину пленки связанной воды.

3. Вода переходного состояния между связанной и свободной. К ней относятся воды в микрокапиллярах и в участках пор в случае наличия трехфазной границы: минерал-вода-газ. Наличие воды "капиллярной" конденсации обусловливает процесс поверхностной "диссоциации" и образования заряженных ионов на поверхности глинистых частиц. Эти ионы, взаимодействуя с "внешним" свободным поровым пространством, создают некоторый концентрационный градиент между приповерхностным слоем и объемом порового раствора.

Диффузия, идущая в ту или иную сторону в зависимости от состава и концентрации ионов "свободной" поровой влаги, стремится уменьшить этот градиент.

Перечисленные виды воды определяют так называемую максимальную влагоемкость породы. Третий тип воды близок по структуре и свойствам к воде свободного состояния, а структура и свойства первого и второго вида связанной воды (особенно первого) сильно отличаются от свободной. Первый гидратный "монослой" удерживается очень прочно на поверхности твердого вещества. Диполи воды здесь расположены ориентированно и очень компактно на поверхности, так что плотность воды достигает 1,3-1,7, а по некоторым оценкам— 2 г/см3 . В ней практически нет примесей, она лишена электропроводности, температура ее замерзания снижена до -73°С. Удерживаемая с большой силой эта вода обладает упругими свойствами. При сжатии она действует расклинивающе, что противодействует увеличению сжатия породы. "Монослой" можно отжать только при очень больших нагрузках в сотни МПа. Возрастание температуры ослабляет связь, так как увеличивает подвижность молекул. Критическими температурами, влияющими на массовое удаление определенных форм воды,

являются следующие: 60-70°С - удаляется в основном вода третьего типа, 80-90°С - удаляется основная масса адсорбционно-связанной воды (второй этап дегидратации по Берету). Что касается состава выделяющихся вод, то с некоторого момента содержание солей в растворе начинает уменьшаться. Объясняется это тем, что на первых этапах выделяется более свободная поровая вода, богатая солями, а затем все более связанная и все более чистая. Содержание воды прямо определяется содержанием в породах глинистого материала. Процесс гидратации глин зависит от специфики кристаллохимического строения и концентрации, заряда ионов, величины рН и других показателей поровой воды. Происходит избирательная сорбция ионов, обладающих химическим сродством с атомами кристаллической решетки. Таким образом, состав воды и характер глинистых минералов сильно влияют на ее содержание. Повышение концентрации солей в пластовых водах приводит к тому, что содержание воды третьего

вида уменьшается. При высоких концентрациях может остаться только пленка прочно связанной воды. При таком варианте возможен прорыв пленки. Некоторые полярные компоненты нефти могут присоединяться к активным центрам породы, вытеснив воду.

Наличие остаточной воды в породе уменьшает объем порового пространства для нефти и газа. Различие в величинах открытой и эффективной пористости определяется в основном количеством остаточной воды. Если определить объем остаточной воды и вычесть его из

объема сообщающихся пор (открытой пористости), можно получить примерную величину эффективной пористости. Остаточная вода снижает проницаемость. Сильнее всего влияние остаточного водонасыщения на фильтрацию наблюдается в тонкопористых осадках: алевролитах, глинистых мелкозернистых песчаниках. В некоторых алевролитах при водонасыщенности 30-50% снижение проницаемости может произойти на 20-40% по сравнению с породой, свободной от воды. Это же видно по опытам на моделях искусственных кварцевых песков и алевролитов. чем тоньше фракция, тем выше в модели

содержание воды и сильнее снижается проницаемость.Для сцементированных песчано-алевритовых пород снижение газопроницаемости в связи с водонасыщенностыо составляет в среднем около 10%. Теоретические расчеты дают ту же величину. Содержание глинистой примеси, особенно монтмориллонита, даже в небольших количествах (5%), резко снижает проницаемость не только потому, что забиваются поры, но и вследствие резкого возрастания содержания воды.




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2019 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных