Курсовая работа: Технологии извлечения высоковязких нефтей из недр с использованием внутрипластового горения

2.3 Уровень разработанности проблемы в практике

Закачка теплоносителей сопряжена с большими потерями тепла в наземных коммуникациях. Так, в поверхностных паропроводных теряется 0, 35...3,5 млн. к Дж/сут на каждые 100 м трубопровода, а в скважине - 1,7 млн. к Дж/сут на каждые 100 м длины НКТ.

Поэтому более эффективным представляется источник тепла, расположенный непосредственно в пласте. Таким источником является очаг внутрипластового горения.

Метод заключается в следующем.

На забое нагнетательной скважины с помощью горелок различной конструкции создается высокая температура, вызывающая загорание нефти в пласте.

Для поддержания горения в пласт через эту же скважину подают окислитель-воздух или кислородосодержащую смесь в объемах, обеспечивающих горение. Горение нефти вызывает повышение температуры до 400оС и улучшает процесс вытеснения нефти.

Факт горения представлен несколькими зонами, т.е. при внутрипластовом горении (ВГ) действуют одновременно все известные методы воздействия на пласт: горячая вода, пар, растворитель, газы из легких углеводородов.

Физический процесс горения представляется таким образом. После поджога в пласте происходит процесс термической перегонки нефти, продукты которой - коксоподобные остатки нефти - являются топливом, поддерживающим очаг горения. Зона горения перемещается от нагнетательной скважины вглубь в радиальном направлении. Образующийся тепловой фронт с температурой 450...500оС вызывает следующие процессы в пласте. 1. Переход в газовую фазу легких компонентов нефти. 2. Расщепление (крекинг) некоторых углеводородов. 3. Горение коксоподобного остатка. 4. Плавление парафина и асфальтенов в порах породы. 5. Переход в паровую фазу платсовой воды, находящейся перед фронтом. 6. Уменьшение вязкости нефти перед фронтом и смешивание выделяющихся легких фракций нефти и газов с основной массой. 7. Конденсация продуктов перегонки нефти и образование подвижной зоны повышенной нефтенасыщенности перед фронтом горения. 8. Образование сухой выгоревшей массы пористой породы за фронтом горения.

В пласте образуются несколько зон: I - выгоревшая зона со следами несгоревшей нефти или кокса; II - зона горения, в которой максимальная температура достигает 300...500оС; III - зона испарения, в которой происходит разгонка нефти на фракции и крекинг нефти, пластовая и связанные воды превращаются в пар; IV - зона конденсации, в которой происходит конденсация углеводородов и паров, нефть и вода проталкиваются к добывающим скважинам газами, образовавшимися в результате горения СО₂ , СО, N ; V - зона увеличенной насыщенности; VI - зона увеличенной нефтенасыщенности, в которую перемещается нефть из предыдущих зон, температура в этой зоне близка к первоначальной; VII - невозмущенная зона, в которой пластовая температура остается первоначальной.

Экспериментальные работ позволили установить следующие количественные данные: 1) на горение расходуется до 15% запасов пластовой нефти; 2) горение ведется при температуре около 375оС, на что требуется 20...40 кг кокса на 1 куб.м. породы; 3) для сжигания 1 кг кокса требуется 11,3 куб.м. воздуха при коэффициенте его использования 0,7...0,9.

Например, на залежи Павлона Гора за 66 суток было закачено 600 тыс. куб. м. воздуха.

Материальный баланс процесса ВГ представляется так:

I н = I нд + I нг + I уг

где I н - количество нефти до процесса; I нд - количество добытой нефти в регультате ВГ; I нг - количество сгоревшей нефти; I уг - количество нефти, превратившейся в углеводородный газ.

2.4 Расчетная часть

Задача.

Рассчитать процесс внутрипластового горения на пятиточечном элементе при следующих условиях: пористость терригенного пласта m = 0,29; толщина пласта h = 7 м; пластовая температура Т_пл = 310 К; плотность пластовой нефти Р_пл = 960 кг/м³ ; плотность воды Р_в = 1100 кг/м³ ; нефтенасыщенность пласта S _н = 0,68; водонасыщенность пласта S _в = 0,32; расстояние от нагнетательной до добывающей скважин а = 200м; забойное давление в добывающих скважинах Р_{заб д} = 8 мПа; забойное давление в нагнетательной скважине Р_{заб н} = 18 мПа; радиус нагнетательной и добывающей скважин r _с = 0,084м; проницаемость пласта для воздуха К = 0,35 · 10^-12 ; вязкость воздуха в пластовых условиях м _r = 1,8 · 10^-5 Па · с; расход топлива g = 27,4 кг/м³ ; удельный расход окислителя V '_окс = 14,7 м³ /кг.

Принять радиус фронта горения в конце первого периода r _ф = 50м; коэффициент охвата пласта по толщине d_h = 0,9; коэффициент нефтеотдачи не охваченных горением λ = 0,3

Решение

Рассчитываем объем воздуха для выжигания 1м³ пласта

V ' = д· V _окис ;

V ' = 27,4 · 14,7 = 402,8 м³ /м³

Определяем предельный темп закачки воздуха.

Вычисляем скорость продвижения фронта горения.

По рисунку определяем для h _э = 7м.