HPAI

Выполнил: Чебышев Игорь

Научный руководитель: Лукин Сергей Владимирович

Страница в разработке

Тема

Анализ влияния фильтрационных параметров нефтяного пласта на процесс термической закачки воздуха при помощи математической модели внутрипластового горения

Введение

Внутрипластовое горение (ВПГ) относится к термическим методам повышения нефтеотдачи пластов являясь вторичным или третичным методом нефтедобычи для извлечения вязких и высоковязких нефтей.

Описание ВПГ

Зона 1. В этой области пласта уже произошло горение. Нагнетаемый воздух нагревается при контакте с коллектором, что позволяет утилизировать часть тепловой энергии, выделяемой при горении. Следовательно, зона представляет собой некий теплообменник, причем температура в ней снижается в направлении к нагнетательной скважине.

Зона 2. Зона горения. Кислород потребляется при сжигании углеводородов и кокса, осажденного на поверхности коллектора. Температура в этой зоне определяется в основном свойствами и количеством твердых и газообразных веществ, присутствующих в единице объема зоны.

Зона 3. Зона коксования. Тяжелые фракции, которые не были смещены и не переведены в газообразное состояние, подвергаются пиролизу. Если не все количество кислорода, поступившего в зону горения, было использовано при окислении, протекает окислительный пиролиз.

Зона 4. При достаточном падении температуры закачиваются химические превращения. Через эту зону фильтруются газообразная и жидкая продукция. Здесь наблюдается следующие явления: в области, примыкающей к зоне реакций, протекают последовательно испарение и повторная конденсация легких фракций нефти и воды, изначально присутствовавшей в месторождении; происходит также кон­денсация воды, являющейся продуктом химических реакций. Явления испарения — конденсации способствуют ускорению процесса теплоты к дальней границе зоны 4: в области, где температурный уровень ниже температуры конденса­ции воды, возникает зона, характеризуемая значением водонасыщеннос- ти, превышающим начальное значение водонасьпценности данного место­рождения (водяной вал); этот слой проталкивает перед собой вал нефти (зону, характеризуемую повышенной относительно начального уровня нефтенасьпценностью). Эта нефть очень вязкая, и ее продвижение может привести к закупорке пласта. Вне вала нефти характеристики пласта постепенно приближаются к исходным величинам.

Допущения

Жидкие фазы считаются несжимаемыми Газовая фаза сжимаема и описывается уравнениями состояния совершенного газа Температуры фаз одинаковы Давления фаз одинаковы Выполняется закон Дарси. Применяется модель неизотермической многофазной многокомпонентной фильтрации Растворимостью газовых компонентов в нефти и воде пренебрегается. Вязкость нефти зависит только от температуры Пренебрегается гравитационными и капиллярными эффектами Теплообмен с окружающей средой не учитывается

Выводы

Проверка численной схемы на устойчивость позволила сэкономить время расчета каждого эксперимента в десятки раз. В среднем расчет с шагом в 0.01с занимает 2-3 часа, в то время как расчет с шагом в 0.001с около16ч. Результаты получены на основе 200 расчетов.

Получена скорость прохождения фронта горения для ВПГ в зависимости от различного перепада давления. Отличия результатов с зарубежными исследованиями связаны с различными относительными фазовыми проницаемостями, характерными параметрами пласта. Полученные зависимости позволяют провести экспресс-оценку распространения фронта горения для месторождения-кандидата на внедрение метода вытеснения нефти внутрипластовым горением.

Исследования для различных энергий активации показывают адекватное соответствие результатов физико-химическим принципам сухого внутрипластового горения. Таким образом, математическая модель может применяться для изучения окисления многокомпонентной нефти (содержащей легкие, средние и тяжелые компоненты со своими энергиями активации). Значительные отклонения связаны с прорывом кислорода в добывающую скважину и большой скоростью фильтрации воздуха в зону реакции.