Физические основы вытеснения одной жидкости другой, газа –жидкостью.

В природных условиях наиболее распространены залежи с напорными режимами (или эти режимы работы воспроизводятся и поддерживаются искусственно путем нагнетания в залежь воды или газа).

Нефть из таких залежей вытесняется внешними агентами — краевой или нагнетаемой водой, свободным газом, газовой шапки или газом, закачиваемым в пласт с поверхности. Несмотря на существенные различия в отдельных деталях процесса, общая качественная схема вытеснения нефти водой и газом имеет много общего. Нефть и вытесняющий ее агент движутся вместе и одновременно в пористой среде. Однако полного вытеснения нефти замещающими ее агентами никогда не происходит, так как ни газ, ни вода не действуют на нефть как «поршни».

Вследствие неоднородности размеров пор в процессе замещения вытесняющая жидкость или газ с меньшей вязкостью неизбежно опережает нефть. При этом насыщение породы различными фазами позади водонефтяного или газонефтяного контакта, а следовательно, и эффективная проницаемость для нефти и вытесняющих агентов непрерывно изменяются.

Увеличение водонасыщенности до 50—60%, например, влечет за собой прогрессирующий рост количества воды в потоке в связи с возрастанием эффективной проницаемости породы для воды. При этом нефть уже не вытесняется из пор, а скорее увлекается струей воды. Таким образом, по длине пласта образуется несколько зон с различной водонефтенасыщенностью.

Аналогичное распределение газа и нефти в пласте образуется при вытеснении нефти газом. Разница главным образом количественная в связи с различной вязкостью воды и газа. Так, вследствие небольшой вязкости газа «поршневое» вытеснение им нефти может происходить только при газонасыщенности породы, не превышающей 15% от объема пор. При росте газонасыщенности в потоке будет преобладать газ, и механизм вытеснения нефти будет заменяться механизмом увлечения ее струей газа. При газонасыщенности около 35% двигаться в пласте будет только один газ.

Кроме свободного газа, газовой шапки, нефть из пласта может вытесняться также газом, выделяющимся из раствора. Иногда растворенный газ является единственным источником энергии в залежи. Энергия растворенного в нефти газа проявляется всегда, если давление в залежи падает ниже точки насыщения. Визуальные наблюдения за процессом выделения газа в тонких прозрачных пористых средах показывают, что даже при интенсивном снижении давления сразу большое число пузырьков не образуется.

ТЕОРИЯ БАКЛИ-ЛЕВЕРЕТТА

Модель Бакли – Леверетта описывает процессы разработки нефтяных месторождений при непоршневом вытеснении нефти водой. Так как вытеснение не поршневое, то при фильтрации флюидов образуется зона двухфазной фильтрации – нефть + вода, которая через определённое время (время безводного периода) достигнет забоя добывающих скважин и, при дальнейшей эксплуатации скважин получаем совместный приток нефть + вода, при чём доля воды будет всё время увеличиваться. Эксплуатация ведётся до тех пор, пока продукция полностью не обводниться, либо до тех пор, пока дебит добываемой нефти остаётся рентабельным