Файл: Особенности вскрытия, испытания и опробования трещинных коллекторов нефти..pdf

Экспериментальными исследованиями было изучено влияние давления и температуры на скорость растворения карбонатных

рость реакции растворения карбонатных образцов в статических условиях при следующих параметрах: температура в пределах 20—100°С, давление 50—350 кгс/см2 , время выдержки образца в кислоте было постоянное, концентрация кислоты 12 и 20%.

Как видно из рис. 46, повышение давления в интервале 0— 350 кгс/см2 ведет к резкому уменьшению растворимости карбо­ натных пород. Дальнейшее увеличение давления не вызывало из­ менения коэффициентов растворимости.

ператур от 50 до 100°С темп роста скорости растворения несколь­ ко снижается.

Анализ проведенных кислотных обработок на территории БССР показал, что на 1 м вскрытой мощности обрабатываемого интервала применяли от 0,1 до 1,5 м3 кислоты. С целью уточне­ ния необходимого количества кислоты для обработки 1 м мощ­ ности продуктивного горизонта проводились специальные иссле­ дования. Опыты провбдились с 5, 12 и 20%-иой соляной кисло­ той (рис. 47).

Из рис. 47 видно, что лучше всего растворяет кислота 20%-ной концентрации в количестве 0,10—0,15 м3 на 1 м мощности об­ рабатываемого интервала.

Остановимся на преимуществах динамического метода раст­ воримости образцов по сравнению со статическим. Эксперименты проводились максимально приближенно к пластовым условиям для обоих методов растворения. Параметры экспериментов сле-

120

дующие: температура 65—68°С, давление 0—350 кгс/ом2 , время

В табл. 39 представлены данные о растворимости карбонатных образцов в динамических и статических условиях. Из табл. 39 следует, что растворимость в динамическом состоянии выше, чем в статическом, примерно в 2—2,5 раза. Если при статическом ме­ тоде растворения образцы полностью растворялись за 3—4 ч, то в динамических условиях образцы растворялись-да 20—40 мин. Глубина проникновения кислоты в образцы ' при статическом растворении за 3—4 ч составляла 7—10 мм, а при динамическом за 20—40 мин глубина проникновения кислотного раствора 15— 20 мм.

Результаты моделирования кислотных обработок в динамиче­ ских условиях показали эффективность этого метода, что хорошо согласуется с выводами многих' исследователей [2, 17, 26, 28]. Установленные зависимости удовлетворительно действуют с про­ мысловыми данными и позволяют объяснить высокую эффектив­ ность методики соляно-кислотных обработок.

Эксперименты, описанные выше, потребовали длительного времени и больших затрат. Было изготовлено большое количест­ во (свыше 1500) образцов. При всем этом изучение процесса про­ исходило от одного фактора, а остальные оставались неизмен-

ными на каких-то определенных уровнях. В реальных условиях такого явления не наблюдается, так как почти все факторы, ко­ торые оказывают влияние на реакцию растворения в условиях скважины, претерпевают изменение. С целью уменьшения затрат времени и средств на изготовление, подготовку и производство эксперимента, а также более полного изучения процесса нами был применен метод оптимального планирования эксперимента.

§ 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КИСЛОТНЫХ РАСТВОРОВ С КАРБОНАТНЫМИ ПОРОДАМИ

Как уже говорилось выше, все эксперименты, поставленные нами, да и другими исследователями [2, 26, 29, 52] по изучению физико-химических процессов, происходящих в коллекторе тре­ щинного типа при обработке его кислотными растворами, явля­ лись однофакторными экспериментами, т. е. в процессе экспери­ мента изменялся один фактор, а все остальные оставались по­ стоянными. Для упрощения и ускорения лабораторных исследо­ ваний нами были использованы методы теории оптимального пла­ нирования эксперимента [1, 35, 36]. Использование этих методов позволяет уменьшить объем экспериментальных исследований в несколько раз; кроме прямого влияния факторов на процесс изучать влияние взаимодействия факторов.

Математическая задача оптимального планирования экспери­ мента формулируется как необходимость получения представ­ ления о поверхности отклика факторов, которые в общем случае можно аналитически изобразить в виде функции

тимизации (например, скорость реакции, коэффициент растворе­ ния, остаточная кислотность раствора и т. д.); хи х2.... хп—из­ вестные изучаемые переменные факторы, которыми можно варь­ ировать при постановке эксперимента.

Как правило, аналитический вид функции отклика неизвес­ тен. Поэтому ее представляют полиномом /г-й степени, что эквива­

Функция отклика, получаемая на основании расчета экспери­ ментальных данных, является оценкой истинной функции откли­ ка. Чтобы убедиться в приемлемости такой оценки, нужно про­

122

ности математической модели. Результаты экспериментов, про­ веденных на установке, описанной в предыдущем параграфе, по­ зволили использовать метод оптимального планирования экс­ перимента для изучения закономерностей реакции взаимодей­ ствия соляной кислоты с карбонатными породами.

Так как подобные исследования проводятся впервые, то для начальных исследований в качестве независимых переменных бы­

Ниже будут рассмотрены все факторы, которые оказывают влия­ ние на процесс.

При планировании эксперимента была применена полурепли­

С целью минимизации числа опытов была реализована полу­ реплика от полного факторного эксперимента 2 4 - 1 , позволяющая провести лишь восемь опытов.

Каждый из переменных варьировался на двух уровнях — верхнем и нижнем. Обычно пользуются не абсолютными значе­ ниями факторов, а кодированными, обозначая их + 1 и — 1 .

Основной уровень и интервалы варьирования независимых пе­ ременных были выбраны на основании ранее проведенных экс­ периментов и приведены в табл.40.

Т а б л и ц а 40 Уровни факторов и интервалы их варьирования

В табл. 41 даиа матрица планируемого эксперимента. Резуль­ таты эксперимента оценивали по выходным параметрам Уи У2, где у\ — коэффициент растворения, определенный по образцам, которые в камере высокого давления имели горизонтальное по­ ложение трещины; у2 — коэффициент растворения, определенный по образцам, имеющим вертикальное расположение трещин в камере высокого давления. Коэффициент растворения определял­ ся как разность весов образца до и после реакции.