Эффективная и относительная фазовая проницаемость (часть 1)

При фильтрации флюидов в пористой среде по крайней мере один из них образует связную систему, граничащую с пористым скелетом и частично с другим флюидом. Из-за эффекта избирательного смачивания твердой фазы одним из флюидов площадь контакта со скелетом пористой среды значительно превышает площадь контакта флюидов между собой. Это означает, что в первом приближении можно принять, что каждая жидкая фаза движется в занятом ею пространстве под действием «своего» давления независимо от других фаз, т. е. так, как если бы она была ограничена только твердыми стенками. Движение многофазной системы подчиняется обобщенному закону Дарси

Если считать, что сопротивление движению каждой фазы определяется только структурой занимаемой ею части порового пространства, то величина Ki является для данной фазы фазовой проницаемостью. Приближенная феноменологическая теория, лежащая в настоящее время в основе всех расчетов фильтрации многофазных флюидов, предполагает фазовые проницаемости однозначными функциями насыщенности. Обычно вместо фазовой проницаемости рассматривают отношение фазовой проницаемости к проницаемости той же самой пористой среды для однородной жидкости, полностью насыщающей поровый объем. Данное отношение называют относительной фазовой проницаемостью. Поскольку распределение фаз в порах зависит фактически только от того, какой из флюидов обладает преимущественной смачиваемостью, вид функций относительной проницаемости от насыщенности определяется структурой порового пространства. Из того, что более смачивающая фаза занимает при той же насыщенности более мелкие поры, чем менее смачивающая, следует, что и относительная проницаемость при той же насыщенности для менее смачивающей жидкости (газа) больше, чем для более смачивающей. Для каждой фазы существует такая предельная насыщенность, что при меньших насыщенностях эта фаза неподвижна, т. е. находится в несвязном состоянии.
Наличие точек остаточной насыщенности, при которых жидкости становятся неподвижными, показано на рис. 3.6.

При этих величинах насыщенности частицы жидкости не связаны между собой и в виде отдельных капель заперты в порах, окруженных другой жидкостью. Для уменьшения величины остаточной насыщенности требуются значительные градиенты давлений.
Вторая особенность представленных кривых - быстрое увеличение относительной проницаемости для несмачивающей фазы по сравнению со смачивающей при насыщенностях выше точек σ* и σ**. Это происходит из-за того, что смачивающая жидкость занимает в среднем поры меньшего радиуса и слабее препятствует движению несмачивающей фазы. Напротив, несмачивающая фаза занимает более крупные поры, тем самым сильнее снижая проницаемость для смачивающей жидкости.

---