Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Механизм вытеснения при впутрипластовом горении

Сущность метода внутрипластового горения и всех его модификаций (сухое прямоточное горение, влажное горение, сверхвлажное горение противоточное горение и др.) сводится к созданию фронта горения непосредственно в пласте (призабойной зоне) с последующим продвижением его в сторону добывающих скважин.

Нефть, которая не вытесняется движущимся фронтом горения, служит топливом в процессе горения.

В результате, если горение заканчивается, выгоревшая область позади фронта горения не содержит жидкости а только чистый серого цвета сухой песок. Вблизи нагнетательной скважины закачиваемый воздух охлаждает пласт.

Физической стадией процесса являются этапы смешения топлива и окислителя и нагрев горячей смеси. Химической стадией процесса является реакция горения, которая протекает по формуле:

CHп + O2 → CO + H2O + тепло реации
где CHп — коксообразный остаток, образующийся при разложении нефти.

Все реакции процесса являются цепными а это значит, что химические превращения благодаря активным центрам происходят через ряд промежуточных соединений диффундирующих из зоны реакции в свежую смесь и зарождающихся непосредственно в смеси перед реакцией.

При нормальном распространении горения передача тепла осуществляется теплопроводностью.

Многочисленными исследованиями подтверждается, что большая часть пластовой нефти не сжигается в зоне горения, а переносится от нагнетательной скважины к фронту зоны реагирования в постоянно увеличивающуюся зону высокой нефтенасыщенности, которая образуется в результате объединенных эффектов газонапорного, водонапорного режимов, непрерывного вытеснения нефти паром и испарения пластовой нефти И пока фронт этого нефтяного вала не достигает добывающих рядов скважин, эффекта от проводимого процессе внутрипластового горения ощущаться не будет.

Плотность нефти в этом вале легче пластовой и испаряется быстрее по мере продвижения фронта горения. Объясняется это тем, что тяжелые фракции сгорают, а легкие испаряются в зонах действия пара и коксования/испарения и переносятся по направлению потока в нефтяную зону. В результате такого тока более легких компонентов, их концентрация в нефтяной зоне постоянно увеличивается.

В нефтяной зоне действуют водонапорный режим и непрерывнее вытеснение паром.

Современная тенденция относительно повышения концентрации кислорода в нагнетаемых газах (или переход на чистый кислород) может значительно изменить возможность испарения для внутрипластового горения.

Образование кокса указывает на тепловое расщепление молекул нефти, так как обычно небольшие углеводородные группы, богатые водородом, отрываются от материнской модели. Эффект образования кокса поэтому двукратный:

— водород-углеродное соотношение топлива, оставленного сзади, уменьшается;

— характеристика парообразования изменяется.

Стехиометрически водород-углеродное соотношение топлива определяет массу кислорода, расходуемого на массу топлива, объем добываемой двуокиси углерода на массу топлива и общий объем добытого газа для данного потока кислорода. Добываемая двуокись углерода хорошо растворяется в нефти и понижает ее вязкость и плотность.

Одним из предлагаемых преимуществ 100% закачки кислорода является повышение концентрации углерода в направлении потока к зоне горения и уменьшение расхода топлива и кислорода.

Однако наличие в пласте вертикального вытеснения (даже слабого) может значительно ухудшить расчетные технологические показатели процесса.

Гравитационный переток — это сложная проблема для залежей, в которых вертикально-горизонтальное соотношение проницаемости равно единице. Степень перетока зависит от многих параметров, включая расстояние между скважинами, толщину пласта и приемистости скважин.

Неудовлетворительная характеристика большинства проектов по внутрипластовому горению частично объясняется вертикальным изменением горизонтальной проницаемости.

Одно из недавно разработанных усовершенствований прямоточного сухого ВГ включает непрерывное или циклическое нагнетание воды — технология, улучшающая эффективность теплопереноса в нефтяном пласте. Вода, имеющая удельную теплоемкость превышающую в 4 раза теплоемкость воздуха адсорбирует тепло, оставленное позади фронта горения испарением и в виде пара выносит его из этой зоны в направлении зоны горения.

Прямым результатом нагнетания воды и воздуха является распространение парового плато на большое расстояние, что позволяет более эффективно использовать тепло для снижения вязкости нефти впереди фронта горения.

Потребление воздуха — основные затраты в процессе ВГ — может быть снижено частичным гашением реакции горения. Увеличением отношения вода/закачиваемый вездух можно в конечном счете снизить уровень температуры в зоне горения до температуры насыщенного пара.

Температура насыщенного пара 150— 260°C — это то, что необходимо для снижения вязкости пластовой нефти. Любая, более высокая температура, полученная в пласте, существенно напрасно расходуется в пласте на прогрев самого пласта и на нагрев подстилающих и покрывающих пород.

При очень высоких водо-воздушных отношениях закачиваемая вода может перетекать через зону горения без превращения в пар.

Существует единое мнение, что ВВГ имеет большие возможности как метод добычи нефти, чем процесс сухого горения.

Процесс ВГ наиболее труден в области регулирования его в промысловых условиях и даже в процессе его моделирования из-за изменчивости взаимодействия физических и химических явлений, которые еще не полностью изучены и трудно выражаются аналитически.

Содержание топлива или количества кокса, отложенного на породе, и возможность его горения являются наиболее важным фактором влияющим на успешность процесса. Содержание топлива может определяться в лабораторных условиях при сжигании нефти в физических моделях. Можно пользоваться, при отсутствии лабораторных данных, корреляционными зависимостями.

Одним и часто отрицательным аспектом в проектировании ВГ является подвижность пластовой нефти, которая должна продвигаться при распространении фронта горения. Если вязкость нефти при пластовой температуре слишком велика, может быть трудно или невозможно получить удовлетворительные скорости ее движения.

На скорость перемещения зоны генерации тепла в пласте при влажном и сверхвлажном горении в значительной степени влияют кинетические свойства самой нефти. Чем активнее нефть, тем более замедляется скорость продвижения.

Подвижность нефти впереди фронта горения может фактически снизиться под действием режима трехфазного потока, даже если С02 — побочный продукт горения, снижает вязкость нефти. Практические значения этого состоят в том, что существует верхний предел вязкости нефтей, которые можно добывать с помощью прямоточного ВГ.

Однако невозможно установить лимит вязкости нефти для процесса ВГ, так как он зависит во многом от таких факторов, как удельная проницаемость пласта, относительная проницаемость, расстояние между скважинами, минимальный дебит скважин и др.

Очень легкие нефти не образуют достаточного количества кокса для поддержания горения. Асфольтеновые нефти имеют лучшие характеристики горения чем парафинистые. По опубликованным данным, удовлетворительно горят нефти плотностью от 0,825 до 1,0071. Это более широкий диапазон, чем при других методах повышения нефтеотдачи.

Диапазон применения внутрипластового горения очень широк, оно осуществляется как на неглубоко залегающих месторождениях, так и на значительных глубинах. Рекордная глубина, на которой был опробован процесс, составляет 3572 м (месторождение Хейделберг). Доказана возможность осуществления виутрипластового горения в обводненных, глинистых, песчаных и карбонатных пластах.

 

 

Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору!
Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник.
Яндекс.Метрика