авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Исследование водонасыщенности образцов горных пород и разработка технологии повышения приемистости нефтеносного пласта

-- [ Страница 2 ] --

Приведенное на рисунке 5 семейство зависимостей выходного сигнала кондуктометра по постоянному току от водонасыщенности построено при четырех значениях фиксированных частот генератора высокой частоты (прямоугольный сигнал). Из рисунка видно, что на каждом графике можно выделить три области – начальную (0…15 %), среднюю (15…35 %) и конечную (35…70 %). Средняя область графиков характеризуется максимальной крутизной, т.е. максимальной чувствительностью устройства к изменению водонасыщенности. Для конечной области чувствительность несколько меньше, но вполне достаточна для проведения измерений. При работе на начальном участке графиков чувствительность измерений относительно мала, но может быть повышена путем использования дополнительного усилителя полезного сигнала. Наличие на графиках указанных трех областей связано с различными этапами образования капиллярных каналов проводимости сквозь толщу кернового материала.

Для определения зависимости крутизны выходного сигнала кондуктометра от водонасыщенности керна (рисунок 6) по экспериментальным данным, приведенным на рисунке 5, строят графики для гармонического сигнала генератора при различных частотах и определяют диапазон приемлемых для данной жидкости частот.

Рисунок 6 – Зависимость крутизны выходного сигнала кондуктометра
от водонасыщенности керна (гармонический сигнал генератора)

Исследования показали, что разработанная установка позволяет с достаточной степенью точности определять общую водонасыщенность в керновом материале, и может быть использована для проведения оперативных измерений водонасыщенности в полевых условиях.

В третьей главе теоретически и экспериментально с использованием электрофизических методов установлена зависимость характеристик водонасыщенности кернового материала от содержания в нем связанной воды.

Метод определения водонасыщенности кернового материала позволяет за счет повышения точности измерений выделить энергетически различные формы связанной воды, в частности, остаточную водонасыщенность.

 W – равновесная влажность материала; – относительная влажность воздуха Рисунок 7-6

W – равновесная влажность материала;
– относительная влажность воздуха

Рисунок 7 – Схематическая классификация содержания воды в горных породах

Рисунок 8 – Зависимость выходного сигнала кондуктометрического моста от водонасыщенности керна

На рисунке 7, где приведена схематическая классификация содержания воды в горных породах, выделены три области – область мономолекулярной адсорбции (остаточная водонасыщенность) ОА (0…7 %), область полимолекулярной адсорбции АБ (7…14 %) и осмотически-поглощенная и капиллярная вода БС (14…31,5 %). Выделенные области отличаются различной крутизной и соответствуют различным формам связи влаги с керновым материалом. На рисунке 8 представлено семейство градуировочных зависимостей выходного сигнала кондуктометра от водонасыщенности, измеренное при четырех значениях фиксированных частот генератора высокой частоты.

Сравнение графиков рисунков 7 и 8 показывает, что полученные зависимости выходного сигнала кондуктометрического моста I = f(W) по форме повторяют изотермы сорбции и десорбции W = f() и имеют характерный повторяющийся вид, в которых также выделены три области: ОА (0…15 %), АБ (15…35 %) и БС (35…80 %).

Повышение точности измерений водонасыщенности кернового материала достигается за счет того, что при реализации разработанного метода отсутствует гальванический контакт между электродами и исследуемым материалом, который может вызвать возникновение сложных электрохимических явлений электродной поляризации и сопровождаться значительными погрешностями при измерениях.

В четвертой главе приводятся результаты исследования гистерезиса изменения объема связанной воды в керновом материале горных пород в процессе изменения его водонасыщенности и разработанная на их основе технология повышения приемистости продуктивного пласта путем длинноволнового импульсного воздействия на нефтяную залежь.

Экспериментальные исследования по изучению гистерезисных явлений при движении жидких углеводородов в тонких капиллярах проводились на капиллярной установке, принципиальная схема которой приведена на рисунке 9.

Рисунок 9 – Принципиальная схема экспериментальной капиллярной установки по изучению гистерезисных явлений

Изменение объема в системе определяется на капиллярной установке измерительным прессом 4 с точностью до 0,001 см3. Визуальное наблюдение за формированием переходной зоны проводится через микроскоп и фиксируется видеокамерой. Для стабилизации давления жидкостной компоненты устанавливается буферная емкость 3. Давление жидкости в магистрали измеряется образцовым манометром 5. Расход жидкостной компоненты регулируется игольчатыми вентилями 2.

Закономерность изменения объема жидкости в зависимости от давления в системе, показанная замкнутой кривой на рисунке 10, представляет собой петлю гистерезиса, зависящую от внутреннего напряжения и термодинамических свойств остаточной связанной воды в керновом материале горных пород.

Рисунок 10 – Гистерезис изменения объема связанной воды в координатах PV в модели единичной поры пласта

С использованием обнаруженного явления гистерезиса изменения объема связанной воды в керновом материале горных пород при изменении водонасыщенности последнего предложено устройство для регулирования энергии поглощения и излучения при циклической закачке вытесняющей жидкости в нагнетательную скважину (патент 118703).

Для уточнения механизма проявления гистерезиса изменения объема связанной воды в керновом материале горных пород проведена обработка двумерных изображений межфазной границы между нефтью и вытесняющей жидкостью, полученных на капиллярной модели единичной поры пласта, с помощью программы 3D Image, позволяющей исследовать изображение в трехмерном формате.

На рисунке 11 представлены яркостные профили 4 строк, которые описывают изменение отражательной способности анализируемого объекта вдоль одной горизонтальной строки изображения.

  Яркостные профили четырех соседних строк Видно, что в области мениска-10

Рисунок 11 – Яркостные профили четырех соседних строк

Видно, что в области мениска отличий яркостного профиля строк практически нет, профиль строк изменяется в очень незначительных пределах. Это связано с тем, что в данной области изменение происходит по двум направлениям измерения – вдоль стенки капилляра и перпендикулярно ей. В перпендикулярном сечении происходит переход из одной фазы в другую, а вдоль стенок – взаимодействие фазы со стенкой капилляра. Здесь присутствуют три фазы: твердая, жидкая и газообразная. На трехмерном изображении присутствует точка, где контактируют сразу три фазы. Здесь наблюдается межфазовый контакт: граница двух фаз контактирует с твердой фазой.

Вдали от мениска видны сильные различия яркостных профилей соседних строк. Это связано с тем, что изменение фазы идет только по одному направлению – вдоль стенки капилляра, т.е. взаимодействие одной из фаз со стенкой капилляра.

а) строки № 32-35; б) строки № 58-61

Рисунок 12 – Профили строк в области ядра капилляра (а), в области стенки капилляра (б)

В ходе построчного анализа оптических изображений сравнили профили строк в области ядра капилляра и в области стенки капилляра (рисунок 12). Видно, что вдоль ядра обе фазы ведут себя одинаково, т.е. здесь происходит свободное течение. Вблизи стенок капилляра фазы и яркостные профили строк имеют существенные различия, что говорит о наличии заметного взаимодействия движущихся фаз со связанной водой и стенками капилляра.

Разработанная на основе вышепроведенных исследований экологически безопасная технология повышения приемистости продуктивного пласта состоит в том, что на нефтяной пласт оказывают длинноволновое импульсное воздействие через закачиваемую для вытеснения нефти жидкость.

На рисунке 13 приводится устройство, разработанное для осуществления предложенной новой технологии (патент 115401), в котором все скважинное пространство заполняют рабочей жидкостью и поддерживают в нем давление, равное значению внутри насосно-компрессорной трубы. В скважине установлен коаксиальный трубопровод 1, состоящий из двух трубопроводов – внутреннего упругого трубопровода меньшего диаметра 2 и внешнего трубопровода большего диаметра 3.

Упругие волны генерируются импульсной закачкой дополнительного дозированного объема рабочей жидкости во внутренний упругий трубопровод. Одновременно с помощью циркуляционных насосов осуществляется стационарная подкачка рабочей жидкости во внутренний трубопровод и в пространство между внутренним и внешним трубопроводами. Важным условием сохранения и распространения энергии по всей длине скважины является то, что среднее гидростатическое давление во внутреннем трубопроводе и в пространстве между внутренним и внешним трубопроводами поддерживается примерно одинаковым на всех горизонтах нагнетательной скважины. Так формируются длинноволновые упругие сейсмические волны, воздействующие на нефтяную залежь на всех горизонтах нагнетательной скважины. При этом импульсная закачка рабочей жидкости позволяет провести практически без потерь энергию ударной волны по всей длине скважины и распространить ее на всех горизонтах пласта, вплоть до самого нижнего.

Рисунок 13 – Устройство для осуществления технологии повышения приемистости продуктивного пласта

Разработанное устройство позволяет ликвидировать разрушительное влияние энергии ударных волн, а также компенсировать различное гидростатическое давление использованием упругих трубопроводов.

В то же время повышение приемистости происходит за счет энергетической активации нефтеносного пласта и ликвидации отложений в трубах.

Таким образом, предлагаемая технология может быть использована при разработке нефтяных залежей, в том числе и на поздних стадиях их эксплуатации, для повышения приемистости нефтеносных пластов и увеличения коэффициента извлечения нефти.

Основные выводы и рекомендации

  1. Разработана установка высокочастотной кондуктометрии для усовершенствования метода определения водонасыщенности кернового материала, основанная на исследовании его электропроводности.

2. Разработано устройство для оперативного определения водонасыщенности кернового материала продуктивного пласта нефтяного месторождения, позволяющее проводить исследования не только в лабораторных, но и в полевых условиях для экспресс-определения водонасыщенности образцов исследуемого пласта и исключающее уменьшение потерь искомого пластового влагосодержания.

3. Установлено, что по измерению электрофизических свойств образцов керновых материалов при различной водонасыщенности и при различном содержании минеральных веществ в воде, а также с различным содержанием нефти в диапазоне частот от 1 до 10 МГц можно однозначно определить степень влагосодержания образца.

4. Разработан метод определения содержания связанной воды в керновом материале горных пород на основе анализа изменения активного сопротивления образца кернового материала в диапазоне частот от 1 до 10 МГц.

5. Обнаружено явление гистерезиса изменения объема связанной воды в керновом материале горных пород в процессе изменения водонасыщенности кернового материала.

6. Цифровая обработка оптических двумерных изображений межфазной границы между моделью нефти и вытесняющей жидкостью в капиллярной модели единичной поры пласта позволила уточнить механизм проявления гистерезиса изменения объема связанной воды в керновом материале горных пород.

7. Разработана экологически безопасная технология повышения приемистости продуктивного пласта путем длинноволнового импульсного воздействия на нефтяную залежь.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих научных трудах:

Ведущие рецензируемые научные журналы

  1. Bondaruk A.M., Gimaev M.R., Mukhametzyanova A.F.,
    Yamaletdinova A.A. Quantitative assessment of technological unit explosion in petrochemical production // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2010. – URL: http:/ http://www.ogbus.ru/eng/authors/Bondaruk/Bondaruk_1.pdf .
  2. Сушко Б.К., Ямалетдинова К.Ш., Мухаметзянова А.Ф., Судницын М.С. Исследование водо- и нефтенасыщенности кернового материала с помощью высокочастотного кондуктометра // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. 2010. Вып. 4 (82). С. 20-25.
  3. Ямалетдинова К.Ш., Гоц С.С., Пыхов Д.С., Мухаметзянова А.Ф. Усовершенствование оптических методов экспериментального исследования смешивающегося вытеснения водонефтяных эмульсий в модели единичной поры пласта // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. 2010. Вып. 4 (82). С. 5-13.

Патенты

  1. Патент на полезную модель 115401 РФ, МПК Е 21 В 28/00, Е 21 В 43/25. Устройство для длинноволнового воздействия на нефтяную залежь / А.Ф. Мухаметзянова, С.С. Гоц, К.Ш. Ямалетдинова, Р.Н. Гимаев (РФ). – 2011139262; Заявлено 26.09.2011; Опубл. 27.04.2012.
  2. Патент на полезную модель 118703 РФ, МПК F 16 F 9/50, F 16 F 9/10. Устройство для регулирования энергии поглощения / А.Ф. Мухаметзянова, С.С. Гоц, К.Ш. Ямалетдинова, А.А. Ямалетдинова, Д.Ю. Кузнецов (РФ). – 2011144183; Заявлено 02.11.2011; Опубл. 27.07.2012.

Прочие печатные издания

  1. Ямалетдинова К.Ш., Хакимов Р.М., Саляхов В.В., Судницын М.С., Мухаметзянова А.Ф., Зайнуллин Ф.А. Цифровая обработка изображений при исследовании диффузии компонентов жидкой фазы в газовую и обратно // Инновации и наукоемкие технологии в образовании и экономике. Матер.
    VI Всеросс. научн.-метод. конф. 14-15 апреля 2010 г. Уфа: РИЦ БашГУ, 2010. С. 262-267.
  2. Мухаметзянова А.Ф., Ямалетдинова К.Ш. Применение методов высокочастотной кондуктометрии для исследования влажности материалов // Тез. докл. студенческ. научн.-практ. конф. по физике 23 апреля 2010 г., г. Уфа. – Уфа: РИЦ БашГУ, 2010. – С. 86.
  3. Сушко Б.К., Мухаметзянова А.Ф., Нурутдинов А.А., Зайнуллин Ф.А. Новый метод определения водонасыщенности горных пород // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Проблемы и методы рационального использования нефтяного попутного газа. Матер. научн.-практ. конф. 26 мая 2010 г. – Уфа, 2010. – С. 84-85.
  4. Мухаметзянова А.Ф., Пыхов Д.С., Сушко Б.К. Исследование водонасыщенности кернов горных пород методом высокочастотной кондуктометрии // Шестнадцатая Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых ВНКСФ-16. Матер. конф. 22-29 апреля 2010 г. – Екатеринбург, Волгоград: Изд-во АСФ России, 2010. – С. 513-515.
  5. Мухаметзянова А.Ф., Сушко Б.К., Ямалетдинова К.Ш., Гоц С.С., Кузнецов Д.Ю. Исследование водонасыщенности горных пород методом высокочастотной кондуктометрии // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. Десятой Всеросс. научн.-практ. конф. 20 октября 2010 г. – Уфа, 2010. –
    С. 91-92.
  6. Сушко Б.К., Ямалетдинова К.Ш., Мухаметзянова А.Ф. Использование метода высокочастотной кондуктометрии для определения свойств нефтяных залежей // Экологические проблемы нефтедобычи. Cб. тр. научн. конф.
    22-25 ноября 2010 г. – Уфа: Нефтегазовое дело, 2010. – С. 167-169.
  7. Мухаметзянова А.Ф., Ямалетдинова К.Ш. Экспресс-метод определения водо-, нефтенасыщенности керновых материалов // Oil and Gas Horizons. Сб. тез. The Second International Student Scientific and Practical Conference (6-7 декабря 2010 г.) – М., 2010. – С. 45-46.
  8. Мухаметзянова А.Ф., Ямалетдинова К.Ш. Исследование фазовых проницаемостей для жидких и газообразных фаз в физической модели продуктивного пласта нефтяного месторождения // Тр. научн.-практ. конф. в рамках 8-ого Междунар. молодежн. нефтегазового форума. – Алматы: КазНТУ, 2011. – С. 87-88.
  9. Сушко Б.К., Ямалетдинова К.Ш., Мухаметзянова А.Ф., Бондарук А.М. Исследование фазовых проницаемостей для жидких и газообразных фаз в физической модели продуктивного пласта нефтяного месторождения // Инновации и наукоемкие технологии в образовании и экономике. Сб. матер. VI Всеросс. научн.-метод. конф. (с международным участием) 14-15 апреля 2011 г. – Уфа: РИЦ БашГУ, 2011. – С. 288-293.
  10. Зарипов А.Р., Гоц С.С., Сушко Б.К., Ямалетдинова К.Ш., Мухаметзянова А.Ф. Установка для исследования диэлектрических характеристик нефти и нефтепродуктов // Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании. Тез. докл. Междунар. школы-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых / Отв. ред. Р.Ф. Альмухаметов. – Уфа: РИЦ БашГУ, 2011. – С. 33.
  11. Мухаметзянова А.Ф., Зарипов А.Р., Сушко Б.К. Уширение частотного диапазона для исследования кернового материала // Тез. докл. студенческ. научн.-практ. конф. по физике 22 апреля 2011 г., г. Уфа. – Уфа: РИЦ БашГУ, 2011. –
    С. 59.
  12. Ямалетдинова К.Ш., Сушко Б.К., Мухаметзянова А.Ф., Бондарук А.М.
    К исследованию относительных фазовых проницаемостей для жидкостей и газа в физической модели продуктивного пласта // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер. Междунар. научн.-практ. конф. 25 мая 2011 г. – Уфа, 2011. – С. 78-80.
  13. Мухаметзянова А.Ф. К вопросу о волновых способах воздействия на нефтяные залежи // Безопасность жизнедеятельности человека в среде обитания: проблемы, пути решения. Матер. Всеросс. научн.-практ. конф. с международным участием / Отв. ред. З.А. Янгуразова. – Уфа: РИЦ БашГУ, 2011. – с.143-145.
  14. Mukhametzyanova A.F., Sushko B.K., Pyhov D.S., Gareev F.R. Oil dielectric permeability investigation // Oil and Gas Horizons. Сб. тез. The Third International Student Scientific and Practical Conference (4-15 ноября 2011 г.). – М., 2011. – С. 115.
  15. Кузнецов Д.Ю., Мухаметзянова А.Ф. Волновые методы воздействия на нефтяную залежь // Инновации и наукоемкие технологии в образовании и экономике. Сб. матер. VIII Всеросс. научн.-метод. конф. (с международным участием). 19-20 апреля 2012 г. – Уфа: РИЦ БашГУ, 2012. – С. 192-197.
  16. Мухаметзянова А.Ф., Ямалетдинова К.Ш., Гоц С.С., Гимаев Р.Н.
    К вопросу о волновых методах повышения приемистости нефтяных залежей // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер. научн.-практ. конф. 23 мая 2012 г. – Уфа, 2012. – С. 54-55.
  17. Сушко Б.К., Ямалетдинова К.Ш., Ямалетдинова А.А., Гоц С.С., Мухаметзянова А.Ф., Сушко Г.Б. Определение остаточной водонасыщенности и других форм связанной воды в материале керна // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопа

    Pages:     | 1 ||
     





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.