IX. ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА ПЛАСТА
ИСКВАЖИН
Эффективное тепловое воздействие на продуктивный пласт в целом можно осуществлять как путем нагнетания в пласт теплоносителя извне, так создавая внутрипластовый движущийся очаг горения (ВДОГ). Эти методы снижают вязкость нефти и этим повышают ее подвижность. Их сущность состоит в переносе тепловой энергии на большие расстояния с одновременным отбором из пористой среды продуктов теплового воздействия в виде горючих газов [14].
При фонтанировании скважины в целях борьбы с отложениями парафина важно знать распределение температуры по стволу сква жины, а при паротепловой обработке необходимо учитывать по тери теплоты в скважине.
1. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТА МЕТОДОМ ВДОГ
Задача 84. Рассчитать основные показатели разработки пяти скважинного элемента пласта (четыре эксплуатационных и одна нагнетательная скважина в центре) методом создания внутрипластового движущегося очага горения (ВДОГ), если эффектив ная мощность пласта h3 = 6 м; пористость т = 0,28; температура пласта Тил = 294 К; плотность нефти р„ = 945 кг/м3; плотность воды рв = 1000 кг/м3; нефтенасыщенность SH= 0,72; водонасыщенность 5 В = 0,23; расстояние между нагнетательной и эксплуа тационными скважинами а = 300 м; абсолютное давление на забое эксплуатационных скважин р э = 0,8 МПа; абсолютное давление нагнетания (равное примерно горному давлению) ра = 20 МПа; радиусы нагнетательной и эксплуатационных скважин гс = 0,084 м (168-мм обсадная колонна); эффективная проницаемость пласта для воздуха (окислителя) кэ = 0,176-10-6 м2 (176 мД); динамиче ская вязкость воздуха при пластовой температуре р = 0,018 мПа-с; радиус фронта горения в конце первого периода г'ср = 50 м. Кроме того, по данным лабораторных экспериментов имеем: коли чество коксового остатка (расход топлива) g = 25,2 кг/м3; удель ный расход окислителя Кост = 12 м3/кг; отношение количества водорода к кислороду в коксовом остатке п = 1,2; удельная теп лота сгорания нефти Q„ = 41,9 МДж/кг (10 Мкал/кг), а газооб разных продуктов Qr = 1,257 МДж/м3 (300 ккал/м3). Принимаем коэффициент охвата пласта фронтом горения по мощности a /t = = 0,9; коэффициент нефтеотдачи для участков пласта, не охва ченных фронтом горения, Я = 0,4,
177
Определим объем воздуха, необходимый для выработки еди ницы объема пласта
Vn= gV0CT = 25,2 •12 = 302 м3/м3.
Находим предельный темп нагнетания воздуха
vr. пр |
7 ,4 k j i a ( р 1 |
- р\) |
|
|
|
(IX .1) |
|
/ |
а |
2 |
\ |
» |
|
||
|
р Т пл ( 2 ,3 Ig -у -р- - 1 ,2 38 j |
|
|
|
|||
где все величины |
известны. Подставляя их, получим |
||||||
|
7,4-0,176-10-°-6-(202 — 82) 1010 |
= 57 |
103 м3/сут. |
||||
|
°,018-294 (2,3 lg-5^ |
i 5- - |
1,2Э8) |
||||
|
|
|
|||||
По рис. IX . 1 находим минимальную скорость перемещения фронта горения (с учетом а Л = 0,9) ауф.м = 0,025 м/сут.
О |
3 |
S |
9 |
12 |
IS h3,M |
Рис. I X .1. Зависимость минимальной скорости перемещения фронта горения от мощности пласта при Т = 533 К.
Концентрация топлива g, кг/м3: / — 32; 2 — 24; 3 —20; 4 — 19,2; 5 — 18,4
Рис. IX .2. График для определения коэффициента охвата пласта фронтом горения
Определяем скорость движения фронта горения в конце пер вого периода процесса
|
1>т. пр |
57-103 |
п 1 |
, |
W * w |
~ ~ 2л/1э1/пГф — 2-3,14-6-302-50 “ |
0,1 М/ СУТ- |
||
Так |
как полученное |
значение |
w<pw > |
Зауф>м, то принятая |
величина гф = 50 м остается в силе. Если значение w$w окажется меньше Зо>ф. м, то расчет следует повторить при несколько меньшем значении гф.
Находим значение параметра ia
г _ |
Щ . пр |
57-103 |
4,19. |
(IX.2) |
а — |
a h 3w $ ; M V n ~ |
300-6-0,025-302 |
|
|
178
По рис. IX .2 определяем коэффициент охвата пласта фронтом горения по площади as (на момент подхода фронта горения к экс плуатационным скважинам). В зависимости от полученного пара метра ia имеем as = 0,53.
Для определения коэффициента нефтеотдачи предварительно вычислим значения коэффициентов 5 0 и S lx
S0 = g/9nm = |
25,2/945-0,28 = 0,095; |
Sr. г = So |
= 0,095 ■124l' ; f 7 = 0,034. |
Коэффициент нефтеотдачи на участке, охваченном фронтом горения, вычисляем по формуле
■Sp + |
<St . X |
0,095 + |
|
0,034 |
0,821. |
V = 1 |
S „ |
0,72 |
|
||
|
|
|
|||
Коэффициент |
нефтеотдачи |
для |
всего участка |
||
V = аЛа5г]' + Я(1 — a has) = 0,9-0,53-0,821 +
+ 0,4(1 - 0 ,9 - 0 ,5 3 ) = 0,6.
Длительность первого периода разработки находим по формуле
т' = Гф/Юфц, = 50/0,1 = 500 сут.
Количество закачанного за этот период воздуха
]/; = ± |
ут прт' = |
i - • 57• 103• 500 = |
14,25 • 106 м3. |
|
|
Количество полученной смеси, состоящей в основном из азота |
|||||
и паров воды, определяем по формуле |
|
|
|||
G = |
° . 7 9 P N 2 + |
б Р в + |
( 1 2 + 7 Г + |
V |
(IX .3) |
п р |
5 в т Р в ) |
|
|||
где PN2 — плотность |
азота; |
п — отношение водорода |
к углероду |
||
в коксовом остатке; б — отношение поданного объема воды к объ
ему |
поданного |
воздуха |
в долях |
единицы; |
у — коэффициент |
|||||
использования воздуха. |
|
|
|
п = 1,2; |
|
у = |
||||
В |
данной задаче pN, = |
1,36 кг/м3; |
б = 2 - 10_3; |
|||||||
= 0,9. Следовательно, |
по |
формуле |
(IX .3) |
|
|
|||||
СПР = |
0,79-1,36 + |
2 - 10_3-103 + |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
+ |
0,9 |
/ 9.25,2-1,2 |
+ |
0 ,23 -0,28 -103) ' |
14,25-10°= 47,4-10° |
кг. |
||||
|
302 |
\ 12 + |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
179
Массовые доли азота и паров воды в смеси определяются по формулам:
0,79-y'pN |
0,79-14,25.10е- 1,36 |
|
||
£N = |
'пр |
47,4 -10е |
= |
0,323; |
|
|
|
|
К |
£н,о = |
[ у 7 ( - w |
h + s "mp") + |
6р»] S пр |
|
= [ w |
|
+ 0,23.0,28 .10») |
+ 2 - 1 0 - 103 х |
|
х47,4 -106 = 0,675.
Сучетом плотности водяного пара рн2о = 0,804 кг/м3 опреде лим плотность смеси по формуле
|
Рпр |
|
РнгоРм2 |
|
0,804-1,36 |
|
= |
0,93 кг/м3. |
|||||||
|
£ N2PH .O “Ь^НзОРЫг |
0,323-0,804 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
0,675-1,36 |
|
|
|
|
||||||||
|
Удельную |
теплоемкость |
смеси |
определяем |
подформуле |
|
|||||||||
|
|
_ |
, |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(IX.4) |
|
|
пр — CN 2<§Na “ Г |
~ £ f S H IO> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где с мг — удельная теплоемкость азота; i |
— удельная энтальпия |
||||||||||||||
насыщенного |
пара; At — разность |
между |
температурой |
пара |
и |
||||||||||
пластовой температурой. Принимаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
CN2 = |
0,96 |
кДж/(кг-К); |
|
Г |
= |
|||||
|
|
|
|
|
= 2782 |
кДж/кг; |
At = |
173 |
К- |
Под |
|||||
|
|
|
|
|
ставляя |
их |
в |
(IX .4), получим |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
с„р = |
0,96-0,323 |
+ |
|
0,675 = |
||||||
|
|
|
|
|
= 11,23 кДж/(кг-К). |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Радиус фронта |
горения |
при про |
||||||||
|
|
|
|
|
рыве оторочки горячих жидких |
про |
|||||||||
|
|
|
|
|
дуктов |
|
в |
эксплуатационные |
сква |
||||||
о |
|
100 |
200 гф, м |
жины |
находим по формуле |
|
|
|
|||||||
Рис. IX .3. Зависимость выжжен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<1Х-5> |
|||||
ной площади от радиуса фронта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
горения |
|
|
|
где г0 — радиус |
оторочки при про |
||||||||||
|
|
|
|
|
рыве |
горячих |
жидких |
продуктов |
|||||||
в |
эксплуатационные скважины; |
|
спр, |
рпр |
— соответственно |
||||||||||
удельная теплоемкость и плотность смеси в газообразном состоя нии; Gr — суммарное количество поданного воздуха; спр, рпл — соответственно удельная теплоемкость и плотность пласта, насы
щенного водой. Эти величины равны: г0 = |
300 м; |
рпр = |
0,925 кг/м3; |
|||
Gr = 18,4-10° |
м3; смЛ = 253 кДж/(кг-К); |
рпл = |
4,95 |
кг/м3. Сле |
||
довательно, по |
формуле |
(IX .5) имеем |
|
|
|
|
ОАЛ . |
1 f |
л п л 1П в |
11,23-0,925-302 |
н о о |
|
|
/ф — 300. |
у |
47,4-10 |
• 253-4,95-18,4-10° |
— 1 ^ ,2 м. |
|
|
180