Skip to content
Brent$117,6Газ TTF$1 192USD453,87 ₸
MunaiHub

Кітапхана әзірге орыс тілінде. Ағылшын және қазақ тілдеріндегі нұсқалары кейінірек қосылады.

Формулалар: Свойства пород

«Физика пласта и разработка» бөліміндегі «Свойства пород» тақырыбы сабақтарының формулалары қолданылу шарттарымен және бірліктерімен, сондай-ақ белгілердің осы сабақтардағы мағынасы.

Пористость
ϕ=VpVb=Vb−VgrVb=VpVgr+Vp\phi = \frac{V_p}{V_b} = \frac{V_b - V_{gr}}{V_b} = \frac{V_p}{V_{gr} + V_p}

любые одинаковые единицы объёма; пористость безразмерна

Мына жағдайда орындалады: все три объёма относятся к одному образцу при одних и тех же условиях (давлении, температуре, нагрузке); что считать объёмом пор, зависит от вида пористости: все пустоты (общая) или только сообщающиеся (открытая) — см. следующий раздел.

Пористость →
Объём зёрен по закону Бойля (двухкамерный газовый порозиметр)
Vgr=Vc−Vr p1−p2p2−p0V_{gr} = V_c - V_r\,\frac{p_1 - p_2}{p_2 - p_0}

объёмы — в одинаковых единицах; давления — абсолютные, в одинаковых единицах

Мына жағдайда орындалады: процесс изотермический: p2p_2 отсчитывают после того, как температура газа выровнялась; газ идеальный и не адсорбируется — для гелия при давлениях порядка 1 МПа это выполняется с высокой точностью; объёмы камер и соединительных каналов откалиброваны по стальным цилиндрам известного объёма; если начальное давление в камере с образцом атмосферное, можно подставлять избыточные (манометрические) давления: тогда p0=0p_0 = 0, а знаменатель равен показанию манометра p2p_2.

Пористость →
Пористость по плотностному каротажу
ϕD=ρma−ρbρma−ρf\phi_D = \frac{\rho_{ma} - \rho_b}{\rho_{ma} - \rho_f}

г/см³ или кг/м³ — любые одинаковые единицы плотности

Мына жағдайда орындалады: скелет состоит из одного известного минерала или смеси с известной средней плотностью, глин нет; поры в зоне исследования зонда (около 10 см от стенки скважины) заполнены флюидом известной плотности — как правило, фильтратом бурового раствора; поправки за глинистую корку и неровности ствола внесены.

Пористость →
Средняя пористость по толщине
ϕˉ=∑iϕi hi∑ihi\bar\phi = \frac{\sum_i \phi_i\,h_i}{\sum_i h_i}

толщины — в одинаковых единицах, пористость — в долях единицы

Мына жағдайда орындалады: в сумму входят только прослои коллектора; каждое ϕi\phi_i представляет весь свой интервал: по каротажу это выполняется автоматически, по керну — только при равномерном отборе образцов.

Пористость →
Объёмный подсчёт геологических запасов нефти
N=A h ϕ (1−Sw)BoN = \frac{A\,h\,\phi\,(1 - S_w)}{B_o}

СИ: площадь в м², толщина в м; результат — м³ нефти в стандартных условиях

Мына жағдайда орындалады: параметры — средние по залежи и согласованы между собой: пористость и насыщенность получены по одному определению; в залежи нефть и связанная вода, свободного газа нет.

Пористость →
Экспоненциальный тренд нормального уплотнения
ϕ(z)=ϕ0 e−c z\phi(z) = \phi_0\,\e^{-c\,z}

cc и zz — во взаимно обратных единицах (например, км⁻¹ и км)

Мына жағдайда орындалады: нормальное уплотнение: давление в порах близко к гидростатическому; одна литология; цементация и растворение не нарушают тренд.

Пористость →
Насыщенность
Sw=VwVp,So=VoVp,Sg=VgVp,Sw+So+Sg=1S_w = \frac{V_w}{V_p},\qquad S_o = \frac{V_o}{V_p},\qquad S_g = \frac{V_g}{V_p},\qquad S_w + S_o + S_g = 1

любые одинаковые единицы объёма; насыщенности безразмерны

Мына жағдайда орындалады: объёмы фаз и объём пор относятся к одним и тем же условиям — для пластовых насыщенностей к пластовым давлению и температуре; насыщенность относят к тому же поровому объёму, что и используемая пористость (открытой или общей), иначе связанная вода будет учтена неверно.

Насыщенность пласта флюидами →
Капиллярное давление на высоте над зеркалом свободной воды
pc(h)=(ρw−ρo) g hp_c(h) = (\rho_w - \rho_o)\,g\,h

СИ

Мына жағдайда орындалады: залежь находится в гидростатическом и капиллярном равновесии — до начала разработки или после длительной остановки; вода и нефть образуют непрерывные фазы по всей высоте залежи.

Насыщенность пласта флюидами →
Насыщенность по данным экстракции
Sw=VwVp,So=m1−m2−ρwVwρo VpS_w = \frac{V_w}{V_p},\qquad S_o = \frac{m_1 - m_2 - \rho_w V_w}{\rho_o\,V_p}

г, см³, г/см³

Мына жағдайда орындалады: вода и нефть извлечены полностью, растворитель удалён сушкой; соли пластовой воды, оставшиеся в образце после испарения воды, не учтены — для минерализованных вод вводят поправку к объёму воды; плотность нефти известна (по пробе дегазированной нефти).

Насыщенность пласта флюидами →
Водонасыщенность по уравнению Арчи (чистый коллектор)
Sw=(a Rwϕm Rt)1/nS_w = \left(\frac{a\,R_w}{\phi^m\,R_t}\right)^{1/n}

сопротивления — в одинаковых единицах (Ом·м); остальные величины безразмерны

Мына жағдайда орындалады: ток проводит только пластовая вода: глин и проводящих минералов нет (для глинистых пород — другие модели, Насыщенность глинистых коллекторов); RtR_t исправлено за влияние скважины и зоны проникновения, RwR_w приведено к пластовой температуре.

Насыщенность пласта флюидами →
Средняя водонасыщенность по разрезу
Sˉw=∑iSw,i ϕi hi∑iϕi hi\bar S_w = \frac{\sum_i S_{w,i}\,\phi_i\,h_i}{\sum_i \phi_i\,h_i}

толщины — в одинаковых единицах; пористость и насыщенность — в долях единицы

Мына жағдайда орындалады: в сумму входят только прослои коллектора; пористость и насыщенность получены согласованно — по одному определению пористости.

Насыщенность пласта флюидами →
Коэффициент вытеснения
ED=Soi−SorSoi=1−Swi−Sor1−SwiE_D = \frac{S_{oi} - S_{or}}{S_{oi}} = \frac{1 - S_{wi} - S_{or}}{1 - S_{wi}}

доли единицы

Мына жағдайда орындалады: рассматриваемый объём промыт полностью (коэффициент охвата равен единице); давление поддерживается, и объёмный коэффициент нефти в начале и в конце одинаков — иначе расчёт ведут в стандартных объёмах; SorS_{or} определена в лаборатории для того же вытесняющего агента и условий, близких к пластовым.

Насыщенность пласта флюидами →
Профиль водонасыщенности по модели Брукса–Кори
Sw(h)=Swirr+(1−Swirr)(pd(ρw−ρo) g h)λ,h>hd=pd(ρw−ρo) gS_w(h) = S_{wirr} + (1 - S_{wirr})\left(\frac{p_d}{(\rho_w - \rho_o)\,g\,h}\right)^{\lambda},\qquad h > h_d = \frac{p_d}{(\rho_w - \rho_o)\,g}

СИ

Мына жағдайда орындалады: кривая дренирования: залежь сформировалась, когда нефть вытесняла воду, и с тех пор не промывалась; порода однородна по высоте; для слоистого пласта профиль строят для каждого типа породы отдельно; параметры pdp_d, λ\lambda и SwirrS_{wirr} подбирают по кривым капиллярного давления керна, пересчитанным к пластовым условиям.

Насыщенность пласта флюидами →
Ослабление рентгеновского луча
I=I0 e−μhI = I_0\,\e^{-\mu h}

μ\mu и hh — во взаимно обратных единицах

Мына жағдайда орындалады: узкий луч одной энергии; у реального луча с набором энергий мягкая часть спектра поглощается раньше, и это учитывают при обработке; материал вдоль луча однороден; для неоднородного в показателе стоит сумма μihi\mu_i h_i по участкам пути.

Лабораторный анализ керна →
Точность среднего и нужное число образцов
Ps=200 CvNs %,N0=(10 Cv)2P_s = \frac{200\,C_v}{\sqrt{N_s}}\ \%,\qquad N_0 = (10\,C_v)^2

безразмерные величины

Мына жағдайда орындалады: образцы независимы и взяты без отбора «удобных» мест; интервал ±2 стандартные ошибки среднего отвечает доверительной вероятности около 95 %; при малом числе образцов он несколько шире; порог 20 % — договорённость, а не закон.

Лабораторный анализ керна →
Закон Дарси для линейного потока
q=kAμ⋅p1−p2Lq = \frac{k A}{\mu}\cdot\frac{p_1 - p_2}{L}

СИ (любая согласованная система единиц)

Мына жағдайда орындалады: установившийся поток: давления и расход не меняются во времени; ламинарное (медленное) течение, силы инерции пренебрежимо малы; поры заполнены одним флюидом (однофазный поток); флюид несжимаем и не реагирует с породой; поток горизонтальный; при наклонном потоке вместо перепада давления берут перепад потенциала, учитывающий вес столба флюида.

Проницаемость горных пород →
Установившийся радиальный приток (формула Дюпюи)
q=2πkh (pe−pw)μ ln⁡(re/rw)q = \frac{2\pi k h\,(p_e - p_w)}{\mu\,\ln(r_e/r_w)}

СИ

Мына жағдайда орындалады: установившийся режим: давление на внешней границе rer_e поддерживается постоянным; однородный изотропный пласт постоянной толщины, скважина вскрывает его на всю толщину; однофазный поток слабосжимаемого флюида, течение ламинарное; нет повреждения или улучшения призабойной зоны (скин-фактор равен нулю).

Проницаемость горных пород →
Средняя проницаемость слоёв, работающих параллельно
kˉ=∑ikihi∑ihi\bar{k} = \frac{\sum_i k_i h_i}{\sum_i h_i}

любые, одинаковые для всех слоёв

Мына жағдайда орындалады: поток идёт вдоль слоёв, перепад давления одинаков для всех слоёв; между слоями нет перетока (или он не меняет картину).

Проницаемость горных пород →
Средняя проницаемость слоёв, работающих последовательно
kˉ=∑iLi∑iLi/ki\bar{k} = \frac{\sum_i L_i}{\sum_i L_i / k_i}

любые, одинаковые для всех слоёв

Мына жағдайда орындалады: поток пересекает слои один за другим, расход через все слои одинаков.

Проницаемость горных пород →
Закон Дарси для линейного течения газа
qb=kA (p12−p22)2 μ L pbq_b = \frac{k A\,(p_1^2 - p_2^2)}{2\,\mu\,L\,p_b}

СИ (любая согласованная система)

Мына жағдайда орындалады: установившееся изотермическое течение идеального газа; ламинарное течение без проскальзывания (поправку Клинкенберга вносят отдельно); все давления абсолютные.

Проницаемость горных пород →
Поправка Клинкенберга
kg=k∞(1+bpˉ)k_g = k_\infty\left(1 + \frac{b}{\bar p}\right)

любые согласованные

Мына жағдайда орындалады: однофазный поток газа при малых скоростях; давление абсолютное, а не избыточное.

Проницаемость горных пород →
Уравнение Форхгеймера
− dp dx=μk v+β ρ v2-\frac{\dd p}{\dd x} = \frac{\mu}{k}\,v + \beta\,\rho\,v^2

СИ

Мына жағдайда орындалады: однофазный поток; β\beta определяют опытом или по корреляциям с проницаемостью и пористостью.

Проницаемость горных пород →
Уравнение Козени–Кармана (сферические зёрна)
k=d2 ϕ3180 (1−ϕ)2k = \frac{d^2\,\phi^3}{180\,(1 - \phi)^2}

СИ (kk получается в тех же квадратных единицах, что и d2d^2)

Мына жағдайда орындалады: несцементированная упаковка сферических зёрен одного размера; коэффициент 180 эмпирически учитывает извилистость и форму каналов; в варианте Блейка–Козени (и в уравнении Эргуна) используют 150.

Проницаемость горных пород →
Корреляция Тимура (проницаемость по пористости и остаточной водонасыщенности)
k≈104 ϕ4,5Swi2k \approx 10^{4}\,\frac{\phi^{4{,}5}}{S_{wi}^{2}}

эмпирическая: kk в мД, ϕ\phi и SwiS_{wi} в долях единицы

Мына жағдайда орындалады: эмпирическая связь, полученная для песчаников; постоянные подбирают по керну конкретного пласта; SwiS_{wi} должна быть действительно остаточной (пласт выше переходной зоны).

Проницаемость горных пород →
Изотермическая сжимаемость
c=−1V  dV dpc = -\frac{1}{V}\,\frac{\dd V}{\dd p}

1/МПа или 1/psi: 1 МПа−1=6,895⋅10−3 psi−11\ \text{МПа}^{-1} = 6{,}895\cdot10^{-3}\ \text{psi}^{-1}; 10−6 psi−1=0,145⋅10−3 МПа−110^{-6}\ \text{psi}^{-1} = 0{,}145\cdot10^{-3}\ \text{МПа}^{-1}

Мына жағдайда орындалады: температура постоянна; знак минус делает сжимаемость положительной: при росте приложенного давления объём уменьшается; для породы нужно указать, какой объём рассматривают и какое давление меняют — внешнее или поровое.

Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна →
Сжимаемость порового объёма
cf=1Vp(∂Vp∂p)σv=−1Vp ∂Vp∂σ′c_f = \frac{1}{V_p}\left(\frac{\partial V_p}{\partial p}\right)_{\sigma_v} = -\frac{1}{V_p}\,\frac{\partial V_p}{\partial \sigma'}

согласованные единицы давления и сжимаемости

Мына жағдайда орындалады: горное давление постоянно, меняется только поровое давление; эффективное напряжение равно разности горного и порового давлений, поэтому рост напряжения на 1 МПа действует на поры так же, как снижение порового давления на 1 МПа; значение относится к определённому уровню напряжения: с ростом нагрузки cfc_f обычно уменьшается.

Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна →
Связь сжимаемости пор и сжимаемости породы
cf≈cbϕc_f \approx \frac{c_b}{\phi}

любые одинаковые единицы сжимаемости

Мына жағдайда орындалады: зёрна несжимаемы: весь объём, на который сжалась порода, потерян порами; обе сжимаемости относятся к одному и тому же виду нагружения.

Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна →
Изменение порового объёма при снижении пластового давления
ΔVp=cf Vpi Δp,Vp=Vpi (1−cf Δp)\Delta V_p = c_f\,V_{pi}\,\Delta p,\qquad V_p = V_{pi}\,(1 - c_f\,\Delta p)

согласованные единицы давления и сжимаемости: МПа и 1/МПа или psi и 1/psi

Мына жағдайда орындалады: cfc_f постоянна в рассматриваемом диапазоне давлений; при больших изменениях берут зависимость объёма пор от напряжения прямо из опыта; cfΔp≪1c_f\Delta p \ll 1; иначе пользуются точной формой Vp=Vpi e−cfΔpV_p = V_{pi}\,\e^{-c_f\Delta p}; давление снижено во всём рассматриваемом объёме.

Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна →
Сжимаемость пор по опыту со ступенчатым обжимом
cfлаб=1Vp⋅ΔVwΔσcc_f^{\text{лаб}} = \frac{1}{V_p}\cdot\frac{\Delta V_w}{\Delta\sigma_c}

объёмы — в одинаковых единицах; давление — МПа или psi

Мына жағдайда орындалады: поровое давление постоянно (атмосферное), меняется только давление обжима; рост давления обжима действует на поры так же, как равное снижение порового давления; это верно, пока зёрна можно считать несжимаемыми, а для плотных малопористых пород опыт ведут при настоящих горном и поровом давлениях; образец сжат одинаково со всех сторон.

Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна →
Пересчёт сжимаемости пор от всестороннего сжатия к одноосной деформации
cf=cfлаб  1+ν3 (1−ν)c_f = c_f^{\text{лаб}}\;\frac{1 + \nu}{3\,(1 - \nu)}

любые одинаковые единицы сжимаемости

Мына жағдайда орындалады: порода упругая и одинаковая по всем направлениям, зёрна несжимаемы; горное давление постоянно, боковых деформаций нет — пласт широк по сравнению с толщиной; ν\nu измерен на той же породе при медленном нагружении, когда флюид успевает выходить из пор.

Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна →
Экспоненциальная зависимость проницаемости от пластового давления
k=ki e−γ (pi−p)k = k_i\,\e^{-\gamma\,(p_i - p)}

γ\gamma и давление — во взаимно обратных единицах

Мына жағдайда орындалады: эмпирическое приближение для ограниченного диапазона давлений; γ\gamma находят по опытам на керне под нагрузкой или по истории продуктивности скважин; горное давление постоянно; изменение считается обратимым; для слабых пород это не так.

Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна →
Уплотнение пласта при снижении давления
Δh≈ϕ cf h Δp\Delta h \approx \phi\,c_f\,h\,\Delta p

согласованные единицы давления и сжимаемости; Δh\Delta h — в тех же единицах, что hh

Мына жағдайда орындалады: пласт широк по сравнению с толщиной и сжимается только по вертикали; зёрна несжимаемы, поэтому объём породы уменьшается ровно на столько, на сколько уменьшился объём пор; давление снижено по всей толщине hh.

Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна →
Четыре сжимаемости пористой породы
cbc=−1Vb∂Vb∂σc,cbp=1Vb∂Vb∂p,cpc=−1Vp∂Vp∂σc,cpp=1Vp∂Vp∂p\begin{aligned} c_{bc} &= -\frac{1}{V_b}\frac{\partial V_b}{\partial \sigma_c}, & c_{bp} &= \frac{1}{V_b}\frac{\partial V_b}{\partial p},\\[4pt] c_{pc} &= -\frac{1}{V_p}\frac{\partial V_p}{\partial \sigma_c}, & c_{pp} &= \frac{1}{V_p}\frac{\partial V_p}{\partial p}\end{aligned}

согласованные единицы давления и сжимаемости

Мына жағдайда орындалады: порода упругая и однородная, зёрна состоят из одного минерала со сжимаемостью crc_r; при изменении одного давления другое постоянно; нагружение всестороннее.

Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна →
Связи между сжимаемостями
cbp=cbc−cr,cpc=cbc−crϕ,cpp=cpc−crc_{bp} = c_{bc} - c_r,\qquad c_{pc} = \frac{c_{bc} - c_r}{\phi},\qquad c_{pp} = c_{pc} - c_r

любые одинаковые единицы сжимаемости

Мына жағдайда орындалады: те же, что у определений четырёх сжимаемостей.

Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна →
Рост среднего эффективного напряжения при одноосной деформации
Δσm′=13(1+2ν1−ν)Δp=1+ν3 (1−ν) Δp\Delta\sigma'_m = \frac{1}{3}\left(1 + \frac{2\nu}{1 - \nu}\right)\Delta p = \frac{1 + \nu}{3\,(1 - \nu)}\,\Delta p

любые одинаковые единицы давления

Мына жағдайда орындалады: упругая изотропная порода, несжимаемые зёрна (коэффициент Био равен 1); постоянное горное давление и нулевые боковые деформации.

Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна →
Корреляция Холла для сжимаемости пор сцементированных пород
cf≈0,2585ϕ0,438⋅10−3 МПа−1c_f \approx \frac{0{,}2585}{\phi^{0{,}438}}\cdot10^{-3}\ \text{МПа}^{-1}

эмпирическая: ϕ\phi в долях единицы, cfc_f в 1/МПа

Мына жағдайда орындалады: сцементированные песчаники и известняки с пористостью примерно от 2 до 25 %; для слабосцементированных и рыхлых пород, мела и трещиноватых коллекторов неприменима; более поздние опыты показали разброс в несколько раз вокруг этой зависимости, поэтому она годится только для предварительной оценки.

Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна →
Уравнение Юнга (равновесие на линии смачивания)
σso−σsw=σowcos⁡θ\sigma_{so} - \sigma_{sw} = \sigma_{ow}\cos\theta

любые одинаковые единицы натяжения (Н/м, мН/м)

Мына жағдайда орындалады: поверхность гладкая, химически однородная и недеформируемая; система пришла в равновесие: для нефти с полярными компонентами на это нужны десятки и сотни часов контакта с минералом; угол отсчитан через воду; при отсчёте через нефть получится 180∘−θ180^\circ - \theta.

Смачиваемость и межфазные явления →
Индексы смачиваемости Амотта и Амотта–Харви
Iw=Vo1Vo1+Vo2,Io=Vw1Vw1+Vw2,IAH=Iw−IoI_w = \frac{V_{o1}}{V_{o1} + V_{o2}},\qquad I_o = \frac{V_{w1}}{V_{w1} + V_{w2}},\qquad I_{AH} = I_w - I_o

объёмы — в одинаковых единицах; индексы безразмерны

Мына жағдайда орындалады: самопроизвольная пропитка длится одинаковое, заранее оговорённое время; медленная пропитка может не успеть закончиться, и индекс будет занижен; объёмы замерены точно: при малой подвижной насыщенности небольшие ошибки сильно меняют отношения; образец сохраняет пластовую смачиваемость.

Смачиваемость и межфазные явления →
Индекс смачиваемости USBM
W=lg⁡A1A2W = \lg\frac{A_1}{A_2}

площади — в одинаковых единицах; lg⁡\lg — десятичный логарифм

Мына жағдайда орындалады: обе кривые получены на одном образце в одинаковом диапазоне капиллярного давления, например от −70 до +70 кПа (около ±10 psi); учитывается только принудительное вытеснение: самопроизвольная пропитка идёт при pc≈0p_c \approx 0 и в площади почти не попадает.

Смачиваемость и межфазные явления →
Уравнение Лапласа для искривлённой границы
pc=pнс−pс=σ(1R1+1R2)p_c = p_{\text{нс}} - p_{\text{с}} = \sigma\left(\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}\right)

СИ

Мына жағдайда орындалады: граница неподвижна или движется очень медленно (капиллярное равновесие); межфазное натяжение одинаково по всей границе.

Капиллярное давление и переходная зона →
Капиллярное давление в цилиндрическом канале
pc=2σcos⁡θrp_c = \frac{2\sigma\cos\theta}{r}

СИ

Мына жағдайда орындалады: канал круглого сечения, мениск — часть сферы; краевой угол отсчитан через смачивающую фазу, поэтому cos⁡θ>0\cos\theta > 0; система в равновесии: мениск неподвижен.

Капиллярное давление и переходная зона →
Высота капиллярного подъёма
(ρw−ρo) g h=2σcos⁡θr⇒h=2σcos⁡θ(ρw−ρo) g r(\rho_w - \rho_o)\,g\,h = \frac{2\sigma\cos\theta}{r}\quad\Rightarrow\quad h = \frac{2\sigma\cos\theta}{(\rho_w - \rho_o)\,g\,r}

СИ

Мына жағдайда орындалады: капиллярное и гидростатическое равновесие; трубка гидрофильна, вода — смачивающая фаза.

Капиллярное давление и переходная зона →
Пересчёт капиллярного давления от лабораторных флюидов к пластовым
pc,пл=pc,лаб (σcos⁡θ)пл(σcos⁡θ)лабp_{c,\text{пл}} = p_{c,\text{лаб}}\,\frac{(\sigma\cos\theta)_{\text{пл}}}{(\sigma\cos\theta)_{\text{лаб}}}

одинаковые единицы давления и одинаковые единицы натяжения

Мына жағдайда орындалады: строение пор при опыте и в пласте одинаково (глинистые и слабосцементированные породы исследуют под пластовой нагрузкой); краевые углы отсчитаны через смачивающую фазу: для ртути это угол через вакуум, около 40°, а не 140°; смачиваемость пласта известна — это самое слабое звено пересчёта.

Капиллярное давление и переходная зона →
Функция Леверетта
J(Sw)=pcσcos⁡θkϕJ(S_w) = \frac{p_c}{\sigma\cos\theta}\sqrt{\frac{k}{\phi}}

СИ (любая согласованная система)

Мына жағдайда орындалады: образцы относятся к одному типу породы — с подобным строением пор и извилистостью; kk, ϕ\phi и кривая pcp_c измерены на одном образце; если краевой угол неизвестен, cos⁡θ\cos\theta иногда опускают — тогда его опускают и при обратном пересчёте.

Капиллярное давление и переходная зона →
Нормированная водонасыщенность
Sw∗=Sw−Swirr1−SwirrS_w^{*} = \frac{S_w - S_{wirr}}{1 - S_{wirr}}

доли единицы

Мына жағдайда орындалады: SwirrS_{wirr} определена для того же образца или типа породы, что и кривая.

Капиллярное давление и переходная зона →
Капиллярное давление над зеркалом свободной воды
po(h)−pw(h)=pc(h)=(ρw−ρo) g hp_o(h) - p_w(h) = p_c(h) = (\rho_w - \rho_o)\,g\,h

СИ

Мына жағдайда орындалады: гидростатическое и капиллярное равновесие: залежь не разрабатывается или давно остановлена; обе фазы сплошные по высоте, пластовая вода не течёт (контакт не наклонён потоком); для газовой залежи вместо плотности нефти берут плотность газа, для газонефтяного контакта — пару газ — нефть.

Капиллярное давление и переходная зона →
Закон Дарси для каждой фазы при совместном течении
qo=k kro Aμo⋅ΔpoL,qw=k krw Aμw⋅ΔpwLq_o = \frac{k\,k_{ro}\,A}{\mu_o}\cdot\frac{\Delta p_o}{L},\qquad q_w = \frac{k\,k_{rw}\,A}{\mu_w}\cdot\frac{\Delta p_w}{L}

СИ (любая согласованная система; в единицах Дарси — как для однофазного течения)

Мына жағдайда орындалады: установившееся течение при постоянной насыщенности; горизонтальный поток; при наклонном к перепаду давления добавляют вес столба фазы; перепады давления в фазах различаются на изменение капиллярного давления по длине; в опытах это различие стараются сделать пренебрежимо малым.

Относительная проницаемость →
Относительная проницаемость
krx(S)=kx(S)kбk_{rx}(S) = \frac{k_x(S)}{k_{\text{б}}}

одинаковые единицы проницаемости

Мына жағдайда орындалады: база нормировки указана явно: абсолютная проницаемость (по газу с поправкой Клинкенберга или по воде) либо эффективная проницаемость по нефти при неснижаемой водонасыщенности ko(Swi)k_o(S_{wi}); при расчёте дебита ОФП умножают на ту же проницаемость, к которой они отнесены.

Относительная проницаемость →
Модель Кори для пары нефть — вода
Sn=Sw−Swi1−Swi−Sor,krw=krw′ Sn nw,kro=kro′ (1−Sn)noS_n = \frac{S_w - S_{wi}}{1 - S_{wi} - S_{or}},\qquad k_{rw} = k_{rw}'\,S_n^{\,n_w},\qquad k_{ro} = k_{ro}'\,(1 - S_n)^{n_o}

насыщенности и ОФП — в долях единицы

Мына жағдайда орындалады: эмпирическая аппроксимация: параметры подбирают по лабораторным точкам; вне интервала от SwiS_{wi} до 1−Sor1 - S_{or} фаза неподвижна: krw=0k_{rw} = 0 при Sw≤SwiS_w \le S_{wi} и kro=0k_{ro} = 0 при Sw≥1−SorS_w \ge 1 - S_{or}; один набор параметров описывает один процесс — дренирование или пропитку.

Относительная проницаемость →
Доля воды в потоке
fw=qwqw+qo=11+krokrw⋅μwμof_w = \frac{q_w}{q_w + q_o} = \frac{1}{1 + \dfrac{k_{ro}}{k_{rw}}\cdot\dfrac{\mu_w}{\mu_o}}

безразмерная; вязкости — в одинаковых единицах

Мына жағдайда орындалады: горизонтальное течение: сила тяжести не учитывается; градиентом капиллярного давления пренебрегают; расходы — в пластовых условиях, свободного газа нет.

Относительная проницаемость →
Обводнённость продукции на поверхности
WC=fw/Bwfw/Bw+(1−fw)/Bo\text{WC} = \frac{f_w/B_w}{f_w/B_w + (1 - f_w)/B_o}

безразмерная

Мына жағдайда орындалады: в пласте течёт только нефть и вода; пластовые расходы переведены в стандартные условия через объёмные коэффициенты.

Относительная проницаемость →
Соотношение подвижностей в концевых точках
M′=krw′/μwkro′/μoM' = \frac{k_{rw}'/\mu_w}{k_{ro}'/\mu_o}

безразмерная

Мына жағдайда орындалады: концевые точки взяты из кривых того же процесса, обычно пропитки; вязкости — в пластовых условиях.

Относительная проницаемость →
Двухфазный закон Дарси в дифференциальной форме
uo=−k kroμo(∂po∂x+ρogsin⁡α),uw=−k krwμw(∂pw∂x+ρwgsin⁡α),po−pw=pc(Sw)u_o = -\frac{k\,k_{ro}}{\mu_o}\left(\frac{\partial p_o}{\partial x} + \rho_o g\sin\alpha\right),\qquad u_w = -\frac{k\,k_{rw}}{\mu_w}\left(\frac{\partial p_w}{\partial x} + \rho_w g\sin\alpha\right),\qquad p_o - p_w = p_c(S_w)

СИ

Мына жағдайда орындалады: несмешивающиеся фазы, течение ламинарное; ОФП и капиллярное давление зависят только от насыщенности и направления её изменения; при α>0\alpha > 0 вес фазы тормозит её движение вверх по восстанию.

Относительная проницаемость →
Средняя проницаемость кольцевых зон при радиальном притоке
kˉ=ln⁡(re/rw)∑j=1nln⁡(rj/rj−1)/kj\bar k = \frac{\ln(r_e/r_w)}{\sum_{j=1}^{n} \ln(r_j/r_{j-1})/k_j}

проницаемости — в любых одинаковых единицах; радиусы — в одинаковых единицах (входят только отношения)

Мына жағдайда орындалады: установившийся однофазный приток; зоны — соосные цилиндры на всю толщину пласта, каждая однородна; давление на внешней границе постоянно; с одной внутренней зоной формула равносильна скин-фактору Хокинса: kˉ=kln⁡(re/rw)/[ln⁡(re/rw)+S]\bar k = k\ln(r_e/r_w)/[\ln(r_e/r_w) + S] (Скин-фактор).

Неоднородность пласта и осреднение проницаемости →
Средние логнормально распределённой проницаемости
kˉар=kG eσ2/2,kˉгарм=kG e−σ2/2,kˉарkˉгарм=eσ2\bar k_{\text{ар}} = k_G\,e^{\sigma^2/2},\qquad \bar k_{\text{гарм}} = k_G\,e^{-\sigma^2/2},\qquad \frac{\bar k_{\text{ар}}}{\bar k_{\text{гарм}}} = e^{\sigma^2}

проницаемости — в любых одинаковых единицах; σ\sigma безразмерно

Мына жағдайда орындалады: проницаемость распределена логнормально; средние относятся ко всей совокупности (большая выборка, веса — объёмы); по десятку образцов формулы дают лишь ориентир: малые выборки плохо представляют хвосты распределения.

Неоднородность пласта и осреднение проницаемости →
Эффективное отношение длины к толщине
RL=LHkvkh=LI HR_L = \frac{L}{H}\sqrt{\frac{k_v}{k_h}} = \frac{L}{I\,H}

любые одинаковые единицы длины и проницаемости

Мына жағдайда орындалады: kvk_v и khk_h — эквивалентные проницаемости пачки по двум направлениям; оценка порядка величины: число сравнивает масштабы и не даёт точного критерия.

Неоднородность пласта и осреднение проницаемости →
Коэффициент Лоренца логнормальной проницаемости
Lc=2 Φ ⁣(σln⁡k2)−1L_c = 2\,\Phi\!\left(\frac{\sigma_{\ln k}}{\sqrt{2}}\right) - 1

безразмерный

Мына жағдайда орындалады: проницаемость логнормальна, пористость прослоев одинакова; иначе прослои упорядочивают по k/ϕk/\phi и взвешивают по ϕh\phi h, и формула даёт лишь ориентир; прослоев много, кривая Лоренца гладкая.

Неоднородность пласта и осреднение проницаемости →
Степенное среднее проницаемости
kω=(∑iwiki ω∑iwi)1/ωk_\omega = \left(\frac{\sum_i w_ik_i^{\,\omega}}{\sum_i w_i}\right)^{1/\omega}

проницаемости — в любых одинаковых единицах

Мына жағдайда орындалады: показатель ω\omega — эмпирический параметр расположения участков: его подбирают расчётом течения на детальной модели; для логнормальной проницаемости kω=kGeωσ2/2k_\omega = k_Ge^{\omega\sigma^2/2}.

Неоднородность пласта и осреднение проницаемости →

Белгілер

БелгіМағынасы
pˉ\bar p
Δp\Delta p
Δh\Delta h
kˉ\bar k
(σcos⁡θ)пл, (σcos⁡θ)лаб(\sigma\cos\theta)_{\text{пл}},\ (\sigma\cos\theta)_{\text{лаб}}
kˉар, kˉгарм\bar k_{\text{ар}},\ \bar k_{\text{гарм}}
AA
A1A_1
A2A_2
A, LA,\ L
a, m, na,\ m,\ n
bb
BoB_o
Bw, BoB_w,\ B_o
cc
cbc_b
cbc, cbpc_{bc},\ c_{bp}
cbc, cbp, cpc, cppc_{bc},\ c_{bp},\ c_{pc},\ c_{pp}
cfc_f
cfлабc_f^{\text{лаб}}
cpc, cppc_{pc},\ c_{pp}
crc_r
CvC_v
dd
EDE_D
fwf_w
gg
hh
HH
hdh_d
hih_i
II
I0, II_0,\ I
IAHI_{AH}
IoI_o
IwI_w
JJ
kk
k∞k_\infty
kбk_{\text{б}}
kgk_g
kGk_G
kik_i
ki, kk_i,\ k
ki, wik_i,\ w_i
kjk_j
kro, krwk_{ro},\ k_{rw}
krw′, kro′k_{rw}',\ k_{ro}'
krxk_{rx}
kv, khk_v,\ k_h
kx(S)k_x(S)
kωk_\omega
k, A, μ, Lk,\ A,\ \mu,\ L
LL
LcL_c
LiL_i
m1m_1
m2m_2
M′M'
NN
  • геологические запасы нефти, приведённые к стандартным условиям, м³Пористость
N0N_0
NsN_s
nw, non_w,\ n_o
Δpo, Δpw\Delta p_o,\ \Delta p_w
pp
ΔVp\Delta V_p
p0p_0
  • начальное давление в камере с образцом, обычно атмосферное, кПа, абсолютноеПористость
p1p_1
  • начальное давление газа в эталонной камере, кПа, абсолютноеПористость
p1, p2p_1,\ p_2
p2p_2
  • установившееся давление после открытия клапана, кПа, абсолютноеПористость
pнс, pсp_{\text{нс}},\ p_{\text{с}}
pbp_b
pcp_c
pc,лабp_{c,\text{лаб}}
pc,плp_{c,\text{пл}}
pc(Sw)p_c(S_w)
pdp_d
  • пороговое давление (давление входа): капиллярное давление, при котором нефть начинает входить в самые крупные поры, ПаНасыщенность пласта флюидами
pep_e
pi−pp_i - p
po, pwp_o,\ p_w
po(h), pw(h)p_o(h),\ p_w(h)
PsP_s
  • полуширина интервала, в котором с вероятностью около 95 % лежит истинное среднее, в процентах от среднего по образцам, %Лабораторный анализ керна
pwp_w
qq
qbq_b
qo, qwq_o,\ q_w
rr
R1, R2R_1,\ R_2
rer_e
rjr_j
RLR_L
RtR_t
rwr_w
RwR_w
rw, rer_w,\ r_e
SnS_n
Soi=1−SwiS_{oi} = 1 - S_{wi}
SorS_{or}
SwS_w
Sw∗S_w^{*}
Sw, So, SgS_w,\ S_o,\ S_g
Sw,iS_{w,i}
SwiS_{wi}
Swi, SorS_{wi},\ S_{or}
SwirrS_{wirr}
Swirr, ρw, ρo, g, hS_{wirr},\ \rho_w,\ \rho_o,\ g,\ h
uo, uwu_o,\ u_w
vv
VV
VbV_b
  • объём образца или участка породы вместе с порами, см³, м³Пористость
Vb, VpV_b,\ V_p
VcV_c
  • объём камеры с образцом (вместе с каналами до клапана), см³Пористость
VgrV_{gr}
  • объём твёрдой фазы: зёрен, цемента и глинистых минералов, см³, м³Пористость
  • объём образца, недоступный газу: зёрна вместе с изолированными порами, см³Пористость
Vo1, Vo2V_{o1},\ V_{o2}
VpV_p
Vpi, VpV_{pi},\ V_p
VrV_r
  • объём эталонной камеры (вместе с каналами до клапана), см³Пористость
VwV_w
Vw, Vo, VgV_w,\ V_o,\ V_g
Vw1, Vw2V_{w1},\ V_{w2}
ΔVw\Delta V_w
WW
WC\text{WC}
zz
α\alpha
β\beta
γ\gamma
Δσm′\Delta\sigma'_m
Δσc\Delta\sigma_c
θ\theta
λ\lambda
μ\mu
μ, k\mu,\ k
μo, μw\mu_o,\ \mu_w
μw, μo\mu_w,\ \mu_o
ν\nu
ρ\rho
ρb\rho_b
  • объёмная плотность породы, измеренная зондом, г/см³Пористость
ρf\rho_f
  • плотность флюида в зоне исследования — обычно фильтрата бурового раствора: около 1,0 для пресного, до 1,1–1,2 для солёного, г/см³Пористость
ρma\rho_{ma}
  • минералогическая плотность скелета: кварц 2,65, кальцит 2,71, доломит 2,87, г/см³Пористость
ρo, ρw\rho_o,\ \rho_w
ρw, ρo\rho_w,\ \rho_o
σ\sigma
σln⁡k\sigma_{\ln k}
σ, θ, r\sigma,\ \theta,\ r
σ′\sigma'
σc, p\sigma_c,\ p
σcos⁡θ\sigma\cos\theta
σow\sigma_{ow}
σso\sigma_{so}
σsw\sigma_{sw}
σv\sigma_v
ϕ\phi
Φ\Phi
ϕ(z)\phi(z)
  • пористость на глубине погружения zz, доли единицыПористость
ϕ0\phi_0
  • пористость осадка у поверхности: порядка 0,6 у глинистых илов и 0,4–0,5 у песков, доли единицыПористость
ϕD\phi_D
  • пористость по плотностному каротажу — общая: изолированные поры тоже уменьшают плотность, доли единицыПористость
ϕi\phi_i
ω\omega