Статья: Гидродинамические особенности вытеснения легкой нефти горячей водой

Виды нефти

Для легкой нефти свойственно преобладание метановых углеводородов, а также низкое содержание смолисто-асфальтеновых компонентов. Легкая нефть относительно других видов нефти заметно проще в переработке. Большая часть нефти, которая в настоящее время добывается в мире, является легкой. Все известные виды добываемой нефти можно классифицировать следующим образом:

1. Суперлегкая нефть. Плотность такой нефти не превышает 0,78г/см^3. То есть в этом виде нефти содержится всего 0,78 грамма темных нефтепродуктов, механических примесей, тяжелых фракций и т. п. Это свойство способствует упрощению процесса ее переработки, из нее легче всего получать бензин и керосин. Основные залежи данной нефти находятся на территории Алжира.
2. Сверхлегкая нефть. Плотность такой нефти находится в диапазоне от 0,78г/см^3 до 0,82г/см^3. Эта нефть принадлежит классу сырья высокой природной очистки, что оказывает влияние на ее конечную высокую стоимость. Основные запасы данной нефти принадлежат Австралии, Сирии и Казахстану.
3. Легкая нефть. Плотность такой нефти находится в диапазоне от 0,82г/см^3 до 0,87 г/см^3. Данный вид нефти преобладает в общемировых объемах добычи. Большинство залежей такой нефти находятся на территории Российской Федерации, Саудовской Аравии, Ирана и Соединенных Штатов Америки.
4. Тяжелая нефть. Плотность такой нефти находится в диапазоне от 0,92 г/см^3 до 1г/см^3. Такой вид нефти требует дополнительной переработки и очистки от тяжелых фракций. Данная нефть в основном добывается в Канаде и Бразилии.
5. Сверхтяжелая нефть. Плотность такой нефти превышает 1г/см^3. Эта нефть тяжелая не только по своей массе: добыча данного сырья сильна затруднена (из-за своей вязкости и высокой плотности) и требует использования мощных перекачивающих насосов. Также эту нефть достаточно сложно размещать в местах хранения (резервуары и нефтетанки), потому что ее высокая вязкость, гораздо выше, чем процент образования осадков на дне емкости, что затрудняет ее чистку.

Плотность углеводородного сырья представляет собой основной показатель качества, который определяет ее конечную стоимость, а также отношение к той или иной марки (Urals, Brent, WTI, Dubai и т.п.).

Гидродинамические особенности вытеснения легкой нефти горячей водой

Горячую воду получают в специальных котлах высокого давления, а в пласт закачивают при помощи нагнетательные скважины специально конструкции, а также при помощи использования специального оборудования, которое предназначен для работы в условиях высоких температур. При перемещении горячей воды по пласту сопровождается потерей тепла, происходящее через кровлю и подошву пласта. С целью снижения потери тепла стараются выбирать пласты толщиной более шести метров, а также применяют площадные сетки скважин, на которых расстояние между добывающими и нагнетательными скважинами составляет от ста до двухсот метров. Интервал перфорации стараются подбирать в средней части пласта, затем трубы изолируют, а сам теплонагреватель размещают рядом с скважинами.

При проектировании и осуществления процесса закачки горячей воды в пласт, с целью вытеснения легкой нефти нужно знать какое термодинамическое состояние имеет вода. Такое состояние горячей воды может быть трех видов:

• Жидкое.
• Парообразное.
• Смесь жидкости и пара.

Термодинамическое состояние горячей воды определяется при помощи диаграммы давление-температура, изображенной на рисунке ниже.

Рисунок 1. Диаграмма давление-температура.

Для воды критическое состояние воды составляет чуть более 22 МПа, температура 647 градусов по Кельвину (около 374 градусов по Цельсию), плотность равна 317 килограмм на кубометр. Если температура и давление соответствует точки насыщения, то вода пребывает в пласт одновременно в жидком и парообразном состоянии, пар в этом случае является насыщенным, а над линией насыщения горячая вода находится в жидком состоянии, а ниже в виде перегретого пара.

При атмосферных условиях легкая нефть и вода нерастворимы. Неограниченная растворимость нефти достигается при температуре 320-340 градусов по Цельсию и давлении 16-22 МПа. В случае снижения температуры раствора воды и нефти до 20 градусов по Цельсию, нефть в полном объеме выделяется из воды. Насыщенный пар, как растворитель нефти, осуществляет свою работу при температурах от 100 до 370 градусов по Цельсию и давлении до 22 МПа. Коэффициент охвата пласта горячей водой гораздо выше аналогичного показателя у пара. Как показывают данные, полученные на практике вытеснения легкой нефти горячей водой, для извлечения дополнительных 4000 кубометров нефти, из них необходимо сжечь 1770 кубометров.