see Linear Perrine multi-phase diffusion @model derivation): LaTeX Math Block |
---|
| \phi c_t \partial_t P - \nabla \big( \alpha ( \nabla P - \rho_{\alpha} \mathbf{g} ) \big) = q(\mathbf{r}) |
where
LaTeX Math Block |
---|
| 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 |
---|
| 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 |
---|
| B_w = B_w(p_{\rm ref}), \ B_o = B_o(p_{\rm ref}), \ B_g = B_g(p_{\rm ref}) |
| |
LaTeX Math Block |
---|
| 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 Block |
---|
| 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 |
---|
| 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 Block |
---|
| 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 Block |
---|
| \beta = \phi \, c_t \bigg| _{P_{\bf ref}} |
|
упругоемкость мультифазного пласта |
LaTeX Math Block |
---|
| \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 Block |
---|
| \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 Block |
---|
| k_a(\mathbf{r}) \bigg| _{P_{\bf ref}} |
| распределение воздушной проницаемости пласта в объеме пород |
LaTeX Math Block |
---|
| \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 Block |
---|
| \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 Block |
---|
| \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 Block |
---|
| \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 Block |
---|
| g = 9.81 \ \textrm{m} / \textrm{s}^2 |
| ускорение свободного падения (константа) |
LaTeX Math Block |
---|
| \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 Block |
---|
| \sigma = \alpha \ h = \Big \langle \frac{k} {\mu} \Big \rangle \ h \bigg| _{P_{\bf ref}} |
|
гидропроводность пласта при опорном давлении | |
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 |
---|
| – LaTeX Math Block Reference |
---|
| представляют собой обобщение оригинальной модели ( [1], [2] ) на случай летучей нефти.
Для случае черной нефти ( LaTeX Math Inline |
---|
body | R_v = R_{vn} = R_{vp} = 0 |
---|
| ) некторые из вышеприведенных формул упрощаются:
LaTeX Math Block |
---|
| 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 |
---|
| 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 Block |
---|
| \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 Block |
---|
| \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 |
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 |
---|
| q_t = B_w \, q_W + B_o q_O |
| суммарный отбор воды, нефти и газа в пластовых условиях |
LaTeX Math Block |
---|
| 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 Block |
---|
| \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 Block |
---|
| \rho_{\alpha} = \frac{ \alpha_{rw} \rho_w + \alpha_{ro} \rho_o }{ \alpha_{rw} + \alpha_{ro}}
|
| гравитационная компонента потока при опорном давлении |
LaTeX Math Block |
---|
anchor | Perrine2phase_alpha |
---|
alignment | left |
---|
| \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 |
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
- Perrine, R.L. 1956. Analysis of Pressure Buildup Curves. Drill. and Prod. Prac., 482. Dallas, Texas: API.
- 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.
- Пример оформления ОФП.xls
|