Page tree

Versions Compared

Key

  • This line was added.
  • This line was removed.
  • Formatting was changed.


Show If
groupeditors


Panel
bgColorpapayawhip


Expand
titleEditor

Linear pseudo single-phase form of multi-phase pressure diffusion (

...

see Linear Perrine multi-phase diffusion @model derivation):

LaTeX Math Block
anchorD3Z52
alignmentleft
\phi c_t \partial_t P - \nabla \big( \alpha ( \nabla P - \rho_{\alpha} \mathbf{g} ) \big)  = q(\mathbf{r})

where


LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
q_t =
 B_w \, q_W
+ \frac{B_o - R_v B_g}{1 - R_v R_s} \, q_O
+ \frac{B_g - R_s B_o}{1 - R_v R_s} \, q_G 

or

LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
q_t  =
 B_w \, q_W
+ B_o \, q_O \, \frac{1 - R_{vn}}{1 - R_{vn} R_{sn}} 
+ B_g  \, q_G \, \frac{1 - R_{sn}}{1 - R_{vn} R_{sn}}



LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
B_w = B_w(p_{\rm ref}), \ B_o = B_o(p_{\rm ref}), \ B_g = B_g(p_{\rm ref})



formation volume factors between separator and sandface reference pressure

LaTeX Math Inline
bodyp_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
R_{vn} = \frac{R_v B_o}{B_g} \bigg| _{P_{\bf ref}} \ , \quad 
R_{sn} = \frac{R_s B_g}{B_o} \bigg| _{P_{\bf ref}} \ , \quad
R_{vp} = \frac{\dot R_v B_o}{B_g} \bigg| _{P_{\bf ref}} \ , \quad 
R_{sp} = \frac{\dot R_s B_g}{B_o} \bigg| _{P_{\bf ref}}



нормированные обменные коэффициенты межфазного обмена при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchor0OM3S
alignmentleft
s(\mathbf{r}) = \{ s_w(\mathbf{r}), \ s_o(\mathbf{r}), \ s_g(\mathbf{r})  \}


распределение насыщенности водяной, нефтяной и газовой фаз в объеме пород


LaTeX Math Block
anchor0OM3S
alignmentleft
c_t(s) = c_r (1 + R_{sn} s_o + R_{vn} s_g) + c_w s_w + c_o s_o (1+R_{sn}) + c_g s_g (1 + R_{vn}) + R_{sp} s_o + R_{vp} s_g


эффективная сжимаемость пласта с мультифазным насыщением как функция насыщенности при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
с_r = - \frac{1}{\phi} \frac{d \phi}{dP} \bigg| _{P_{\bf ref}},  \quad 
с_w = \frac{1}{\rho_w} \frac{d \rho_w}{dP} \bigg| _{P_{\bf ref}}, \quad 
с_o = \frac{1}{\rho_o} \frac{d \rho_o}{dP} \bigg| _{P_{\bf ref}}, \quad 
с_g = \frac{1}{\rho_g} \frac{d \rho_g}{dP} \bigg| _{P_{\bf ref}} 



сжимаемости породы, воды, нефти и газа при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}




LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
\beta = \phi \, c_t \bigg| _{P_{\bf ref}}



упругоемкость мультифазного пласта


LaTeX Math Block
anchorRHTVX
alignmentleft
\alpha(s) = \Big \langle \frac{k} {\mu} \Big \rangle = \alpha_w(s) + \alpha_o(s) \big( 1 + R_{sn} \big) + \alpha_g(s) \big( 1 + R_{vn} \big)


эффективная проводимость пород  как функция насыщенности при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchor6OXKP
alignmentleft
\alpha_w = k_a \alpha_{rw}(s), \quad \alpha_o = k_a \alpha_{ro}(s), \quad \alpha_g = k_a \alpha_{rg}(s)


фазовые проводимости пласта по каждой фазе как функции насыщенности при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
k_a(\mathbf{r}) \bigg| _{P_{\bf ref}}


распределение воздушной проницаемости пласта в объеме пород


LaTeX Math Block
anchorQBU02
alignmentleft
\alpha_{rw}(s) = \frac{k_{rw}(s)}{\mu_w}, \quad \alpha_{ro}(s) = \frac{k_{ro}(s)}{\mu_o}, \quad \alpha_{rg}(s) = \frac{k_{rg}(s)}{\mu_g}


относительные фазовые проводимости пласта по каждой фазе как функции насыщенности при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
\mu_w = \mu_w(P_{\bf ref}), \quad  \mu_o = \mu_o(P_{\bf ref}), \quad \mu_g = \mu_g(P_{\bf ref})


вязкость воды, нефти и газа при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchorQL1DV
alignmentleft
\rho_{\alpha} = \frac{ \alpha_{rw} \rho_w + \alpha_{ro} \rho_o (1 + R_{sn})  + \alpha_{rg} \rho_g (1+R_{vn}) }{ \alpha_{rw}  + \alpha_{ro}  (1 + R_{sn})  + \alpha_{rg}  (1+R_{vn}) }




гравитационная компонента потока при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchorQL1DV
alignmentleft
\rho_w = \rho_w(P_{\rm ref}), \ \rho_o = \rho_o(P_{\rm ref}), \ \rho_g = \rho_g(P_{\rm ref})


плотность воды, нефти а газа при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
 g = 9.81 \ \textrm{m} / \textrm{s}^2


ускорение свободного падения (константа)


LaTeX Math Block
anchorchi
alignmentleft
 \chi = \frac{\alpha}{\beta} = \Big \langle \frac{k} {\mu} \Big \rangle \frac{1}{\phi c_t} \bigg| _{P_{\bf ref}}



пьезопроводность пласта при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
\sigma = \alpha \ h = \Big \langle \frac{k} {\mu} \Big \rangle \ h \bigg| _{P_{\bf ref}}



гидропроводность пласта при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchor18
alignmentleft
h



толщина пласта


Все вышеприведенные параметры рассчитываются при одном давлении (которое предполагается не сильно меняющимся во время исследования), как правило при пластовом давлении.

При небольших депрессиях (репрессиях) это условие можно считать разумным.

Вышеприведенные формулы 

LaTeX Math Block Reference
anchor1
 – 
LaTeX Math Block Reference
anchor18
 представляют собой обобщение оригинальной модели ( [1], [2] )  на случай летучей нефти.




Для случае черной нефти (

LaTeX Math Inline
bodyR_v = R_{vn} = R_{vp} = 0
) некторые из вышеприведенных формул упрощаются:


LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
q_t =  B_w \, q_W + B_o \, q_O + B_g \, ( q_G - R_s \, q_O)


суммарный отбор воды, нефти и газа в пластовых условиях


LaTeX Math Block
anchor0OM3S
alignmentleft
c_t(s) = c_r (1 + R_{sn} s_o ) + c_w s_w + c_o s_o (1+R_{sn}) + c_g s_g  + R_{sp} s_o 


эффективная сжимаемость пласта с мультифазным насыщением как функция насыщенности при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchorRHTVX
alignmentleft
\alpha(s) = \Big \langle \frac{k} {\mu} \Big \rangle = \alpha_w(s) + \alpha_o(s) \big( 1 + R_{sn} \big) + \alpha_g(s) 


эффективная проводимость пород  как функция насыщенности при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchorQL1DV
alignmentleft
\rho_{\alpha} = \frac{ \alpha_{rw} \rho_w + \alpha_{ro} \rho_o (1 + R_{sn})  + \alpha_{rg} \rho_g  }{ \alpha_{rw}  + \alpha_{ro}  (1 + R_{sn})  + \alpha_{rg}  }




гравитационная компонента потока при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}



Для режима двухфазной фильтрации недонасыщенной нефти (а именно в этом случае модель Перрина дает наиболее удовлетворительное количественное приближение) вышеприведенные формулы упрощаются еще больше: 


LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
q_t = B_w \, q_W + B_o  q_O


суммарный отбор воды, нефти и газа в пластовых условиях


LaTeX Math Block
anchor0OM3S
alignmentleft
c_t(s) = c_r  + c_w s_w + c_o s_o


эффективная сжимаемость пласта с мультифазным насыщением как функция насыщенности при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchor1
alignmentleft
\alpha(s) = \Big \langle \frac{k} {\mu} \Big \rangle = \alpha_w(s) + \alpha_o(s)


эффективная проводимость пород  как функция насыщенности при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchorQL1DV
alignmentleft
\rho_{\alpha} = \frac{ \alpha_{rw} \rho_w + \alpha_{ro} \rho_o   }{ \alpha_{rw}  + \alpha_{ro}}


гравитационная компонента потока при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}


LaTeX Math Block
anchorPerrine2phase_alpha
alignmentleft
\sigma = \Big \langle \frac{k} {\mu} \Big \rangle \, h = k \, h\,  \Bigg[ \frac{k_{rw}}{\mu_w} + \frac{k_{ro}}{\mu_o} \Bigg] 



гидропроводность пласта при опорном давлении

LaTeX Math Inline
bodyP_{\bf ref}



Несмотря на то, что приближение Перрина на практике чаще всего приводит к недостаточно аккуратным количественным оценкам давления оно, тем не менее:
 

  • дает правильное представление о характере отклика давления на мультифазные отборы (или закачку),
     
  • вводит понятие мультифазной проводимости, сжимаемости, гидропроводности и пьезопроводности пласта, 
     
  • а также от чего именно и в какой степени они зависят


Все это делает модель Перрина полезным аналитическим и учебно-методическим инструментом. 


При численных оценках надо помнить, что чем выше содержание легкой нефти и газа в пласте и чем больше перепад давления в течении исследуемого интервала времени, тем хуже будет оценка давления по модели Перрина. 


Более аккуратные оценки давления при мультифазной фильтрации можно получить на основе:
 


Reference


 

Anchor
Perrine
Perrine

  1. Perrine, R.L. 1956. Analysis of Pressure Buildup Curves. Drill. and Prod. Prac., 482. Dallas, Texas: API.
     
  2. Martin, J.C. 1959. Simplified Equations of Flow in Gas Drive Reservoirs and the Theoretical Foundation of Multiphase Pressure Buildup Analyses. SPE-1235-G. Trans., AIME, 216: 321–323.
     
  3. Пример оформления ОФП.xls