Кислотное воздействие на горные породы (стр. 45 )

Химическая реакция карбоната с соляной кислотой представляется уравнением

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2  (известняк).

CaMg(CO3)2 + 4HCl = CaCl2 + MgCl2 + 2H2O + 2CO2  (доломит).

В процессе фильтрации в нефте-водонасыщенной трещиновато-пористой среде участвуют водная фаза, состоящая из кислотной, солевой, газовой и собственно водной компонент, и нефтяная фаза.  Газ полностью растворяется в воде и в виду его малой концентрации в модели не учитывается. В отдельную фазу, не принимающую участия в фильтрации, выделяется порода (скелет трещиновато-пористой среды). Порода полностью растворяется кислотой. Капиллярные силы не учитываются.

6.1.4.1 Математическое моделирование кислотного воздействия на ПЗП скважин нефтяных месторождений с карбонатными коллекторами с учетом трещиноватости породы

В процессе фильтрации в нефте-водонасыщенной трещиновато-пористой пористой среде участвуют водная фаза, состоящая из кислотной, солевой, газовой и собственно водной компонент, и нефтяная фаза.  В отдельную фазу, не принимающую участия в фильтрации, выделяется порода (скелет трещиновато-пористой среды). Газ в воде растворяется не полностью. Порода растворяется кислотой лишь частично. Капиллярные силы не учитываются.

С учетом вышеизложенного, математическую модель кислотной обработки  призабойной зоны трещиновато-пористого нефтяного пласта с карбонатным коллектором можно представить в виде следующих уравнений:

Уравнение сохранения массы кислотной компоненты, внедряемой в пласт:

  (6.1.4.1.1),

где - масса кислоты, израсходованной в единицу времени в единице объема,  -  скорость химической реакции,  - константа скорости реакции определяется соотношением Аррениуса  (?E - энергия активации, R - газовая постоянная), - молекулярный вес кислоты,; - скорость фильтрации водной фазы; - пористость; - истинная плотность кислоты; - массовая концентрация кислоты; -  насыщенность порового пространства водным раствором;  - коэффициент молекулярной диффузии; t –время; удельная поверхность реакции, - площадь поверхности реакции, - объем ПЗП; - массовая скорость обмена кислотой между пористыми блоками и системой трещин, - коэффициент, характеризующий интенсивность обмена водного раствора между системами блоков и трещин, -  вязкость водного раствора, - давление; , 1- трещины, 2 – пористые блоки.

Уравнение сохранения массы  соли хлористого кальция, растворенной в воде, образующейся в результате химической реакции:

  (6.1.4.1.2),

где - масса соли хлористого кальция, возникшей в результате реакции в единицу времени в единице объема, - отношение молярных весов участвующих в реакции соли хлористого кальция и кислоты; - концентрация соли хлористого кальции; - плотность соли хлористого кальция, - массовая скорость обмена соли хлористого кальция между пористыми блоками и системой трещин.

Уравнение сохранения массы  соли хлористого магния, растворенной в воде, образующейся в результате химической реакции:

  (6.1.4.1.3),

где - масса соли хлористого магния, возникшей в результате реакции в единицу времени в единице объема, - отношение молярных весов участвующих в реакции соли хлористого магния и кислоты; - концентрация соли хлористого магния; - плотность соли хлористого магния; - массовая скорость обмена соли хлористого магния между пористыми блоками и системой трещин.

Уравнение сохранения массы  водной компоненты, образующейся в результате химической реакции и внедряемой в пласт:

  (6.1.4.1.4),

где - масса воды, возникшей в результате реакции в единицу времени в единице объема, - отношение молярных весов участвующих в реакции воды и кислоты; - массовая концентрация воды; - плотность воды, - массовая скорость обмена водой между пористыми блоками и системой трещин.

Уравнение сохранения массы  углекислого газа, образующегося в результате химической реакции:

  (6.1.4.1.5), 

где - концентрация углекислого газа в воде; - истинная плотность углекислого газа; = - масса углекислого газа, образованного в единицу времени в единице объема, - отношение молярных весов участвующих в реакции углекислого газа и кислоты; - массовая скорость обмена углекислого газа между пористыми блоками и системой трещин.

Уравнение сохранения массы  нерастворимых частиц породы, образующегося в результате химической реакции:

  (6.1.4.1.6), 

где - концентрация нерастворимых частиц породы в воде; - истинная плотность не растворимых частиц породы; = - масса нерастворимых частиц породы, образованного в единицу времени в единице объема, - отношение молярных весов участвующих в реакции не растворимых частиц породы и кислоты; - массовая скорость обмена не растворимыми частицами породы между пористыми блоками и системой трещин.

Уравнение сохранения массы водной фазы:

  (6.1.4.1.7),

где,,

. 

Уравнение сохранения массы нефтяной фазы:

  (6.1.4.1.8),

где -  насыщенность порового пространства нефтью; - плотность нефти; - массовая скорость обмена нефтью между пористыми блоками и системой трещин, - коэффициент, характеризующий интенсивность обмена нефтью между системами блоков и трещин, -  вязкость нефти.