Тепловая эффективность при закачке пара

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тепловая эффективность при закачке пара

Главной особенностью механизма нефтеотдачи при термическом воздействии является отставание теплового фронта от гидродинамического, происходящее из - за необходимости прогрева большой массы инертного тела (скелета породы). В результате большая часть теплоты остается позади фронта вытеснения и не выполняет полезной работы по извлечению нефти из недр. теплоиспользование температура водоносный пропласток

Требование наибольшей тепловой эффективности процесса является главным условием, определяющим рациональную разработку нефтяных месторождений при термическом воздействии на пласт. Именно этот фактор принципиальным образом выделяет термические методы среды других известных методов повышения нефтеотдачи пластов и существенно влияет на всю совокупность элементов, составляющих систему разработки нефтяных месторождений.

Под тепловой эффективностью понимается количество теплоты, сохранившееся в пласте, в долях от общего количества, введенного в пласт или генерируемого в нем за определенный промежуток времени.

Тепловая эффективность определяется в основном темпом ввода или генерации тепла и теплоемкостью пласта и насыщающих его жидкостей. Поэтому для большей эффективности технологии термического воздействия необходимо вводить в пласт тепло максимально возможными темпами при сокращении сроков разработки путем сгущения сетки скважин.

По мере увеличения области прогрева пласта возрастают тепловые потери в окружающие его породы и при заданном расходе на определенном расстоянии от нагнетательной скважины скорость теплового фронта будет близка к нулю. Наступает динамическое равновесие между вводимым в пласт теплом и его потерями.

О характере изменения теплопотерь при паротепловом воздействии можно судить по графику (рис.1), построенному на основе расчетов по методике Ловерье для условий разработки меторождения Каражанбас при темпах нагнетания пара 10 т/сут. 1 м эффективной толщины пласта.

Рис.1. Зависимость коэффициента теплопотерь з от времени t нагнетания пара

При непрерывном нагнетания пара с указанными темпами изменение температуры до момента наступления динамического равновесия показано на рис.2.

Рис.2. Изменение температуры при непрерывном длительном нагнетании пара

Если за температуру активного вытеснения нефти теплоносителем принять 70°С, то максимальное расстояние от нагнетательной скважины, определяющее эффективность воздействия пара, в данном случае составит 180 м. Коэффициент использования тепла при этом не будет превышать 15%.

Важнейшее средство повышения тепловой эффективности термических методов - это метод создания тепловых оторочек с последующим их перемещением другими вытесняющими агентами.

Тепловая оторочка формируется в пласте на первом этапе реализации технологий паротеплового воздействия или внутрипластового горения с последующими перемещением ее путем закачкой не нагретой воды. Тепловая оторочка может быть очаговая и линейной, она позволяет повысить экономический эффект от внедрения тепловых методов за счет снижения расхода пара или воздуха.

Выбор размеров тепловых оторочек зависит прежде всего от геолого-физических параметров продуктивных пластов, темпов ввода в пласт или генерации в нем теплоты и расстояния между добывающими и нагнетательными скважинами. Оптимальный объем тепловой оторочки составляет 0,6 - 0,8 объема порового пространства разрабатываемого участка. С увеличением требуемые размеры тепловой оторочки возрастают, а при редких сетках скважин технология создания тепловой оторочки теряет свои преимущества.

Как показывают лабораторные исследования, а также непосредственные наблюдения в шахтных условиях, закачиваемый в пласт пар распространяется не равномерно по всей толщине пласта. Наиболее интенсивно прогреваются при кровельные зоны, т.к. пар за счёт гравитации преимущественно концентрируется в верхней части пласта.

В случае закачки пара в водоносный пропласток наиболее интенсивно прогревается пласт на линии ВНК, частично проникая в продуктивную часть, пласта.

При закачке пара нижележащие горизонты прогреваются менее интенсивно, чем вышележащие. Поэтому для определения коэффициента теплоиспользования при закачке пара в водоносный пропласток используется формула (1):

(1)

где з - коэффициент теплоиспользования; Q - количество тепла, аккумулированное в пласте за время t; Q₀ - общее количество тепла, введённое в пласт за это же время.

Количество тепла, введённое в водоносный пропласток за время t будет:

(2)

Тепло, аккумулированное в пласте за это же время:

(3)

Подставив (2), (3) в (1) получим и учитывая, что задача ставится для круговой области, получим:

(4)

Среднюю безразмерную температуру продуктивного пласта

(5)

Запишем в размерной форме

(6)

Тогда формула (4) примет вид:

(7)

Здесь с м_п - теплоемкость пара при заданной температуре; - плотность пароводяной смеси при данной сухости пара; r - радиус прогреваемой зоны, h - толщина продуктивного пласта; - толщина водоносного пропластка; - теплоемкость водоносного пропластка; - плотность скелета пласта; - начальная температура пара; - начальная температура пласта; t - продолжительность закачки пара.

Литература

1. Антониади Д.Г. и др. Настольная книга по термическим методам добычи нефти. Краснодар: «Советская Кубань»,2000. - 464 с.

2. Чупров, И.Ф. Тепловая эффективность при прогреве пласта через водоносный пропласток [Текст] / И.Ф. Чупров // Нефтепромысловое дело. 2008. - №12.-С. 28-31.

Размещено на Allbest.ru