Пользуясь вспомогательным графиком зависимости выжженной
площади |
S r от радиуса |
фронта горения гА (рис. IX .3), находим |
5 Г = 3 ,1 -Ю4 м2. |
|
|
Объем |
выжженной |
зоны составит |
Vr = Sra hh3 = 3t\ 104-0,9-6 = 163-103 м3.
Суммарное количество воздуха, необходимое для выжигания этого объема,
VT = У<Уг-у = 302 -163 -103 |
= 54,7- 10G м3. |
Время, необходимое для выжигания полученного объема пла ста,
V |
— |
V ' |
|
|
т = - 4 — |
- н- т' --= (54,7— 14,25) 10е -|- 500 — 1208 сут. |
|||
|
Vr. пр |
57-103 |
||
Объем |
извлекаемой нефти |
определяется по формуле |
||
V„. и = |
2a2h3mSHr\= |
2 •3002 |
•6 •0,28 •0,72 •0,6 = 131 •103 м3. |
|
Среднее количество воздуха, затраченное на извлечение 1 м3 нефти, равно
VB03 = Vr/VH.H= S A t7 10G/131 •103 = 416 м3/м3.
Средний дебит нефти одной эксплуатационной скважины равен
(?н. ср = Уи. н/4т = 131 103/4-1208 = 27,1 м3/сут.
Средний газовый фактор в случае, если количество полученного газа равно количеству закачанного воздуха, составит
|
Ог. ф. ср |
У'т |
54,4 -106 |
416 м3/м3. |
|
4T QH. ср |
4.1208-27,1 |
||
|
Л РАСЧЕТ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОЙ |
|||
|
СОБРАБОТКИ |
ПЛАСТА |
|
|
У |
\ |
|
|
|
Задача 85. Тепловая обработка пласта ведется комбинирован |
||||
|
ным методом и состоит из двух этапов. На первом этапе призабой |
|||
|
ная зона нагнетательной скважины подогревается газовоздушной |
|||
|
смесью. На втором этапе в пласт нагнетается холодная вода для |
|||
|
получения пара и вытеснения им нефти. |
|||
|
Принимаем,(что скважины расположены по семиточечной схеме |
|||
|
(шесть эксплуатационных скважин по окружности и одна нагне |
|||
|
тательная в центре). Расстояние между эксплуатационными и на |
|||
|
гнетательными скважинами R = |
100 м. Средняя мощность пласта |
||
|
h = 20 м. Пористость |
пласта т = |
0,2; остаточная нефтенасыщен- |
|
|
ность пласта р = 0,5. |
|
|
|
Объем пласта, подвергнутого тепловой обработке,
Vn = л R2h = 3,14■ 1002-20 = 62,8-104 м3.
181
Абсолютные запасы нефти на начало тепловой обработки
V = = 62,8-104-0,2-0,5 = 62,8-103 м3.
При вытеснении нефти паром можно получить 80% этих запа сов нефти или около 62,8-103- 0,8 = 5-104 м3.
Объем призабойной зоны определяется по формуле
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
(IX .6) |
|
АГп |
/ 1 |
I |
св А?1в \ |
/ |
|
|
||
|
Д Т В |
V |
^ |
i |
|
|
|
|
|
где ДТп — прирост |
температуры перегретого пара относительно |
||||||||
начальной |
температуры, |
К, ДТ^ = |
700 К; ДТ в — прирост тем |
||||||
пературы |
холодной |
воды |
до точки кипения, К, ДТВ = 150 К; |
||||||
св — теплоемкость воды, |
равна 1 ккал/(кг-К); |
i — теплота |
испа |
||||||
рения воды, равна 500 ккал/кг. |
|
|
|
|
|||||
Подставив численные |
значения |
входящих |
в формулу |
(IX .6) |
|||||
величин, найдем объем предварительно прогреваемой призабой ной зоны:
Vn = |
|
|
628-103 |
|
89-103 м3 |
|
1 |
700 |
1-150 |
\ |
|||
|
|
|||||
|
150 |
500 |
/ |
|
||
|
|
|
или
89•103•100 |
14% |
|
628-103 |
||
|
всего объема подлежащего обработке пласта.
Для нагрева такого объема пласта потребуется тепловой энер
гии
Qi = (ДТП- Д ГВ) iV0 = (700 - 150) 500 •103 •89 •103 = = 24,475 -1012 кал = 1 0 2 ,6 ТДж.
Общее количество газа, необходимое для получения этой энергии с учетом 25% на тепловые потери, будет
V1 = 1,25Q1:Q = 1,25-24,475-1012: 8-10° = 3 ,8 2 -106 м3,
= 8 Мкал/кг — теплота сгорания природного газа. Лабораторными опытами установлено, что на сгорание 1 м3
газа требуется 9,5 м3 воздуха. Поэтому расход воздуха составит
Vn= 9,5КГ = 9,5 ■3,82 •10G= 36,3• 106 м3.
Объем всей газовоздушной смеси
Кем = Vr + Ув = 3,82-10° + 36,3-10° = 40,12-10° м3.
Радиус предварительного обогрева пласта
R0 = V V Jn h = / 8 9 000/3,14 •20 ^ 37,6 м.
Приемистость нагнетательной скважины должна быть не менее К = Юб м3/сут. Если она окажется меньше, необходимо принять меры к ее повышению.
182
Продолжительность нагрева пласта составит
/„ = VCM•К = 40,1210е : 10б = 401 сут.
После прогрева призабойной зоны необходимо максимально быстро провести нагнетание воды с тем, чтобы своевременно полу чить пар для обработки всего пласта.
Общий объем воды, необходимый для нагнетания, определится по формуле объемной скорости конвективного переноса теплоты в пористой среде пласта:
(IX.7)
где сп — теплоемкость перегретого пара; са — теплоемкость воды. Эти величины соответственно равны 0,5 и 1 Мкал/(м3- К). Следова тельно, по формуле (IX .7)
Qu = ° ’15'110°6 628 •103 = 314 •103 м3.
При подаче нагнетательной установки qlt = 500 м3/сут продол жительность вытеснения нефти паром составит
/и = QB: Ян = 314 •103 : 500 = 628 дней.
Общая продолжительность тепловой обработки участка пласта будет
/об = /н + /в = 401 + 628 = 1029 дней я* 3 года.
За это время предполагается добыть из пласта путем тепловой обработки 5 - 104 м3 нефти или 5 -104/1029 = 49 м3/сут.
Затраты на весь процесс тепловой обработки составят около
0,5 млн. руб., или |
0 ,5 -10е 5 - 104 = 10 руб на 1 м3 нефти. |
3. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ИСТОЩЕННОГО |
|
НЕФТЯНОГО ПЛАСТА |
КОМБИНИРОВАННЫМ МЕТОДОМ |
Л
) ' uЗадача 86. Тепловая обработка пласта ведется методом тепло вого импульса путем предварительного обогрева призабойной зоны горячей водрй или насыщенным водяным паром и последу ющего переноса созданной горячей зоны за счет нагнетания холодной воды, которая при высокой температуре пласта превра щается в пар.
1. Удельные потери тепловой энергии (на 1 м3 обработанной части пласта)
(IX.8)
где <Зуд — удельные потери тепловой энергии, ккал/м-; АТ — среднее увеличение температуры пласта (по сравнению с нормаль ной); Я — коэффициент теплопроводности нефтесодержащих по-
183
род; с — удельная теплоемкость этих пород; сп — удельная теп лоемкость насыщенных жидкостью пород; с£ — удельная теплоем кость нагнетаемого рабочего агента; h — средняя мощность пласта; V( — расход нагнетаемого агента; гф— радиус фронта темпера
турной волны. Значения этих величин следующие: |
АТ = 478 — |
|||||||||||
— 303 = |
175 |
К; |
А, = |
1 |
ккал/(м3-К -ч); с = |
550 |
ккал/(м3-К); |
|||||
сп = 675 |
ккал/(м3-К); |
с£ |
= |
875 |
ккал/(м3-К); |
h |
= |
20 |
м; V{ = |
|||
= 17,5 м3/ч; |
гф = |
100 |
м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
После |
подстановки |
этих |
величин в |
формулу |
(IX .8) |
получим |
||||||
QW = |
± 1 |
7 5 У |
2-р 5,57°6 |
3^ . |
Ю0 = |
25600 |
кал/м’ = |
|
||||
=107,4 МДж/м3.
2.Коэффициент полезного действия теплоинжекционного про
цесса
|
^ = |
1 |
~ Т ^ Т |
V |
' AQi bQnhVi ГФ» |
|
|
|
|
(IX.9) |
||||
где AQi — прирост тепловой энергии в 1 м3 рабочего агента при |
||||||||||||||
AT; |
AQ,,— прирост |
тепловой |
энергии в I |
м3 |
пласта |
при АТ. |
||||||||
Эти величины при АТ = |
175 |
К равны: AQt = |
154-103 |
ккал/м3; |
||||||||||
AQn = |
118 500 ккал/м3. Подставляя их в формулу (IX .9), получим |
|||||||||||||
|
^ = |
1 _ Т |
175 |
V |
|
154• 10я-118500-20-17,5 100 = |
°>784- |
|
||||||
3. |
|
Среднее |
увеличение |
температуры |
пласта на |
расстоянии |
||||||||
г = |
50 |
м от |
оси |
скважины, К. |
|
|
|
|
|
|||||
|
ДТм = Д7’ ( 1 - 4 г ф |
кс |
|
- |
1/ ' |
|
|
(IX .10) |
||||||
|
CiCnhVi |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ДГ50= |
175 {1 — 4 • |
|
1 >550 |
|
|
|
|
||||||
|
|
1 —У^— |
|
|
100 |
У875-675-20-17,5 X |
|
|
|
|||||
|
X |
( - щ г ) 2] } = |
160 |
к- |
|
|
|
|||||||
4. |
|
Максимальная |
продолжительность |
теплоинжекционного |
||||||||||
процесса, |
ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
АГ50 \ |
2 £.2 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
tшах |
|
|
™ПЛ |
|
|
|
|
|
(IX .11) |
||||
|
|
О |
АТ |
) |
16Хс |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
При тех же обозначениях и значениях величин по формуле |
|||||||||||||
(IX . 11) |
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
, |
|
/, |
160 \ |
3,14-675а-202 |
ссоп |
п |
|
|
|||||
|
^шах = |
(1 — -[7 5*) |
|
|
|
= |
5520 4 = |
7 мес 20 дней. |
||||||
|
Принимая |
объем |
|
подвергаемого |
обработке |
пласта |
равным |
|||||||
628 000 м3 при коэффициенте пористости 0,2, необходимо закачать |
||||||||||||||
в пласт 628 000-0,2 |
= |
125 600 |
м3 горячей воды. |
|
||||||||||
134
Следовательно, темп закачки должен быть 125 600-5520 = = 22,8 м3/ч = 548 м3/сут.
При коэффициенте приемистости нагнетательной скважины, равном 0,24* 10_3 м3/сут-Па, для успешного проведения теплоинжекционного процесса потребуется иметь на забое скважины давление нагнетания 548 0 ,2 4 -10_3 = 2 ,2 8 -10е Па.
Это давление можно создать за счет веса столба воды в сква жине.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИ ПАРОТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКЕ ПЛАСТА РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ СКВАЖИН
Задача 87. Требуется определить продолжительность нагнетания^пара в скважину, средний дебит скважины после обработки и продолжительность работы скважины с повышенным дебитом.
Исходные данные: дебит скважины до обработки q0 = 4 м3/сут; мощность пласта h = 20 м; пористость пласта т = 0,3; радиус скважины гс = 0,084 м; радиус прогретой зоны rt = 5 м; радиус дренажа ге = 50 м; объемная теплоемкость породы (минерала) пласта см = 1970 кДж/(м3-К); объемная теплоемкость насыщен ного жидкостью пласта сп = 2500 кДж/(м3- К); объемная теплоем
кость |
пластовой |
жидкости |
сж = |
3360 кДж/(м3-К); объемная |
||||
теплоемкость |
конденсата ск = |
4190 |
кДж/(м3-К); давление |
нагне |
||||
тания |
рн = 4 |
МПа; температура |
пара на |
забое Тп = |
522 К; |
|||
пластовая |
температура Т пЛ = |
298 |
К; водонасыщенность |
пласта |
||||
5 Н= |
0,5; |
скрытая |
теплота парообразования |
in = 1720 кДж/кг. |
||||
Эту задачу можно решить графическим способом. Для этого |
||||||||
необходимо предварительно определить линейный расход |
сухого |
|||||||
пара рс. „ h и коэффициент, характеризующий удельную энтальпию
пласта ф. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Линейный |
расход сухого |
пара |
|
|
|
|
|
||||
|
<7с.пл = |
<7с.п/Л, |
|
|
|
|
|
|
|
(IX . 12) |
||
где |
qc, п = |
8000 |
кг/(ч-м) — расход |
сухого |
пара. Следовательно, |
|||||||
|
Реп. н = |
8000/20 = 400 кг/(ч •м). |
|
|
|
|
|
|||||
|
Коэффициент |
энтальпии |
пласта |
|
|
|
|
|||||
|
Ф = л |
ГLm (1 — S J рн. п* п -|- (1 — ш) см |
tn~ |
1пл |
+ |
|
||||||
|
+ mS„c„ |
~ |
'"л 1, |
|
|
|
|
|
|
|
(IX .13) |
|
где |
хи — сухость |
пара |
на |
забое, |
равна |
0,624; |
рс. п — плотность |
|||||
сухого пара, равная 19,69 кг/м3; |
р„. п — плотность |
насыщенного |
||||||||||
пара, определяется по |
формуле |
|
|
|
|
|
||||||
|
Р"- п= |
|
. |
1— *п |
= |
0 ,6 2 4 |
1— 0 . 6 2 4 |
= |
3 1 >3 |
кг/м3. |
||
|
|
Р с .п |
|
рв |
|
1 9 ,6 9 + |
1000 |
|
|
|
||
|
Здесь |
р„ — плотность |
воды. |
|
|
|
|
|
||||
185
Подставив эти |
значения в (IX . 13), получим |
|||||
Ф = |
3,14 [о,3 (1 — 0,5) 31,3 - 0,624 + (1 — 0,3) 1970 52217~ 298 + |
|||||
+ 0.3-0.5-4190 |
52217зд298 ] = 8 2 9 . |
|||||
Зная |
значения |
qc. uh, rt и ф, определяют продолжительность |
||||
нагнетания |
пара |
в скважину |
по номограмме (рис. IX .4). Эта |
|||
Гп, |
У |
х |
rt .M |
1c.n.h< |
|
|
с у т |
к г/ч м |
|
||||
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 Lnre /rt |
Рис. IX .4. Номограмма для определе? |
Рис. IX .5. График для определения |
|||||||
ния |
продолжительности |
нагнетания |
среднего дебита скважины при паро |
|||||
пара |
при паротепловой |
обработке |
тепловой обработке. |
|
|
|||
|
|
|
г / Г с : |
|
1 — 340; |
2 — 500; |
3 — 700; 4 — 1300 |
|
номограмма состоит |
из пяти |
параллельных |
шкал |
(шкала х — |
||||
вспомогательная, она не градуирована). На четырех логарифми ческих шкалах нанесены значения ф, rt, qc. nh и тп.
На шкалах г; и ф находят точки, соответствующие их значе ниям, и соединяют их прямой линией, которая пересечет вспомо гательную шкалу х в точке А . Затем"через точку на шкале qcn. h = = 400 и точку А проводят прямую линию, продолжение которой в пересечении со шкалой тп и определит искомое значение т„ = = 3,8 сут.
По графику (рис. IX .5) можно определить средний дебит сква жины после обработки. Для этого на оси абсцисс находим точку, соответствующую значению In r jr t = In 50/5 = 2,3. Затем най дем пересечение ее вертикальной проекции с соответствующей
кривой, что определит на ординате отношение qcplq0 = 1,9. |
Следо |
|
вательно, |
средний дебит скважины после обработки равен |
qcv = |
= 1,9 <7о |
= 1,9-4 = 7,66 м3/сут. |
|
186