هندسة المكامن

Relative Permeability

النفاذية النسبية: استكشاف تدفق سوائل متعددة في الوسط المسامي

في عالم حقول النفط والغاز، غالبًا ما تكون التكوينات تحت الأرض متاهة معقدة من المسام المترابطة. يمكن أن تُملأ هذه المسام بسوائل متعددة، بما في ذلك النفط والماء والغاز، وكل منها يتنافس على المساحة ويؤثر على تدفق الآخرين. لفهم وتوقع كيفية تحرك هذه السوائل عبر الصخور المسامية، نحتاج إلى مفهوم يُعرف باسم **النفاذية النسبية**.

تخيل صخرة مسامية مشبعة بالكامل بالماء. يمكننا قياس قدرتها على توصيل تدفق الماء، المعروفة باسم **النفاذية المطلقة**. تُمثل هذه القيمة قدرة الصخور الكامنة على نقل السوائل. ومع ذلك، في خزانات العالم الحقيقي، نادرًا ما تكون الحالة بهذه البساطة.

عندما تشغل سائلين أو أكثر مساحة المسام، تتأثر قدرة كل سائل على التدفق بوجود الآخرين. هنا تأتي **النفاذية النسبية** للعب دورها. إنها تحدد نفاذية سائل معين **نسبةً إلى نفاذيتها عند التشبع بنسبة 100٪**. بمعنى آخر، تُقيس مدى تأثير وجود سوائل أخرى على تدفق السائل المستهدف.

**فهم العلاقة:**

النفاذية النسبية هي دالة **تشبع السائل**، وهو نسبة مساحة المسام التي يشغلها سائل معين. مع زيادة تشبع سائل واحد، ينخفض ​​تشبع الآخرين، مما يؤدي إلى تغييرات في النفاذية النسبية لكل سائل.

على سبيل المثال، مع زيادة تشبع الماء في الخزان، عادةً ما تنخفض النفاذية النسبية للنفط. يحدث هذا لأن الماء "يسد" مسارات التدفق للنفط بشكل فعال، مما يعرقل حركته. على العكس من ذلك، مع انخفاض تشبع النفط، تزداد النفاذية النسبية للماء، حيث تصبح المزيد من المسارات متاحة لتدفق الماء.

**الأهمية في هندسة الخزانات:**

النفاذية النسبية هي معلمة أساسية في هندسة الخزانات. إنها تساعدنا في:

  • التنبؤ بأنماط تدفق السوائل: فهم النفاذية النسبية للنفط والماء والغاز يسمح لنا بالتنبؤ بكيفية تحرك هذه السوائل عبر الخزان أثناء الإنتاج.
  • تحسين استراتيجيات الإنتاج: معرفة كيفية تغير النفاذية النسبية مع التشبع يساعد المهندسين على تصميم استراتيجيات إنتاج فعالة، مثل غمر الماء، لزيادة استخراج النفط.
  • تقدير أداء الخزان: بيانات النفاذية النسبية ضرورية للتنبؤ بأداء الخزان مع مرور الوقت، بما في ذلك معدل الإنتاج وإمكانات الاسترداد النهائية.

التحديات والحلول:**

يمكن أن يكون تحديد النفاذية النسبية أمرًا صعبًا. يتم قياسه عادةً في التجارب المختبرية باستخدام عينات اللب من الخزان. ومع ذلك، يمكن أن تكون هذه القياسات تستغرق وقتًا طويلاً وتكلف الكثير. علاوة على ذلك، من الصعب تمثيل هندسة المسام المعقدة وخصائص السوائل في الخزان الفعلي بدقة في المختبر.

تقدم التطورات الحديثة في تقنيات النمذجة والمحاكاة الحاسوبية حلولًا واعدة لهذه التحديات. يمكن أن تستخدم هذه الأساليب بيانات من عينات اللب وسجلات الآبار لإنشاء تمثيل افتراضي للخزان، مما يسمح لنا بمحاكاة تدفق السوائل وتقدير النفاذية النسبية بدقة أكبر.

الخلاصة:

النفاذية النسبية هي مفهوم أساسي في فهم وتوقع تدفق السوائل في الوسط المسامي. إنها تساعدنا على التنقل في التفاعلات المعقدة بين سوائل متعددة في الخزانات، وتحسين استراتيجيات الإنتاج وضمان استخراج الموارد بكفاءة. مع استمرار تقدم معرفتنا وأدواتنا لقياس ونماذج النفاذية النسبية، يمكننا توقع إنتاج نفط وغاز أكثر كفاءة واستدامة في المستقبل.


Test Your Knowledge

Relative Permeability Quiz:

Instructions: Choose the best answer for each question.

1. What is the definition of relative permeability? a) The ability of a rock to transmit fluid at 100% saturation. b) The permeability of a fluid relative to its permeability at 100% saturation. c) The ability of a fluid to flow through a porous medium. d) The rate at which a fluid flows through a porous medium.

Answer

b) The permeability of a fluid relative to its permeability at 100% saturation.

2. How does the saturation of a fluid affect its relative permeability? a) As saturation increases, relative permeability always increases. b) As saturation decreases, relative permeability always decreases. c) Relative permeability is independent of saturation. d) Relative permeability is influenced by saturation, generally decreasing as the saturation of other fluids increases.

Answer

d) Relative permeability is influenced by saturation, generally decreasing as the saturation of other fluids increases.

3. What is the significance of relative permeability in reservoir engineering? a) It helps predict fluid flow patterns in reservoirs. b) It informs the design of optimal production strategies. c) It helps estimate the performance of a reservoir over time. d) All of the above.

Answer

d) All of the above.

4. Which of the following is a challenge in determining relative permeability? a) Expensive and time-consuming laboratory experiments. b) Difficulty in representing complex pore geometry in the lab. c) Variability in fluid properties within the reservoir. d) All of the above.

Answer

d) All of the above.

5. What is a potential solution to the challenges of determining relative permeability? a) Using computational modeling and simulation techniques. b) Increasing the scale of laboratory experiments. c) Reducing the number of core samples taken from the reservoir. d) Ignoring the effects of relative permeability on reservoir performance.

Answer

a) Using computational modeling and simulation techniques.

Relative Permeability Exercise:

Task:

Imagine a reservoir containing oil and water. The reservoir has a high initial oil saturation. Describe how the relative permeabilities of oil and water will change as water is injected into the reservoir for waterflooding.

Note: Consider how the presence of each fluid affects the flow of the other.

Exercice Correction

Initially, with high oil saturation, the relative permeability of oil (kro) is high, and the relative permeability of water (krw) is low. This is because oil occupies most of the pore space, providing ample pathways for its own flow and hindering water movement.

As water is injected, the water saturation increases. This leads to:

  • Decreasing kro: The presence of more water in the pores blocks oil flow paths, reducing the oil's relative permeability.
  • Increasing krw: As water saturation increases, more pathways open up for water flow, increasing its relative permeability.

Eventually, with sufficient water injection, the water saturation becomes high enough to significantly reduce the kro, making it difficult for oil to flow. Meanwhile, the krw will become high, allowing water to move efficiently through the reservoir. This is a key mechanism for displacing oil and increasing recovery in waterflooding operations.


Books

  • Fundamentals of Reservoir Engineering by John C. Calhoun, Jr., and John A. Watts
  • Petroleum Reservoir Simulation by M.D. O'Sullivan and M.A. Cipolla
  • The Properties of Petroleum Fluids by W.E. Browning and J.H. Gary
  • Porous Media: Fluid Transport and Applications by J. Bear
  • Flow and Transport in Porous Media by F.A.L. Dullien

Articles

  • "Relative Permeability Measurements" by J.D. Corey (Journal of Petroleum Technology, 1954)
  • "A Method for Measuring Relative Permeability of Porous Media" by J.R. Fanchi (SPE Journal, 1987)
  • "Relative Permeability for Two-Phase Flow in Porous Media" by R.J. Lenormand and C. Zarcone (Journal of Fluid Mechanics, 1988)
  • "A Review of Relative Permeability Methods for Multiphase Flow in Porous Media" by J.S. Huang, et al. (Advances in Water Resources, 2009)
  • "Recent Advances in Relative Permeability Modeling for Multiphase Flow in Porous Media" by M.J. Quintard and S. Whitaker (Transport in Porous Media, 2011)

Online Resources

  • SPE (Society of Petroleum Engineers) website: https://www.spe.org/
  • Google Scholar: https://scholar.google.com/
  • ResearchGate: https://www.researchgate.net/
  • ScienceDirect: https://www.sciencedirect.com/
  • Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Relative_permeability

Search Tips

  • Use specific keywords: "relative permeability," "multiphase flow," "porous media," "reservoir engineering."
  • Combine keywords: "relative permeability measurement methods," "relative permeability modeling," "relative permeability data."
  • Include specific reservoir types: "relative permeability sandstone," "relative permeability carbonate."
  • Use quotation marks for exact phrases: "relative permeability curves."
  • Filter by date, author, or publication type.

Techniques

مصطلحات مشابهة
  • permeability نفاذية: مفتاح تدفق السوائ…
الأكثر مشاهدة

Comments


No Comments
POST COMMENT
captcha
إلى