Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Пиротехнические составы и средства для интенсификации нефтедобычи. Монография
.pdf
∂
∂
r
t
2
=
exp(
2/3
∂
T
χ
2
r
4
t
.0,
〉
r
r
χχ
222
α
),
)6(1)(
−+−=
40
tt
χ
(8.7)
(8.8)
∂
T
Решение имеет вид:
πχ
Q
)(8
t
T
где τ – начальное время, α – радиус источника, к – радиус
распространения тепла, χ – теплопроводность тела, Q – мощность
источника.
Расчет параметров горения с единицы массы термогазогенератора
производился по программе ТЕРМО. Расчетная схема процесса
горения термогазогенератора в условиях жидкой среды и
повышенных давлениях реализовывается с помощью итерационной
процедуры и имеет следующие допущения:
1. Бесконечно малая масса образца сгорает при постоянном
давлении.
2. Определенная доля продуктов сгорания фильтруется в пласт,
вытесняя жидкость, с постоянной скоростью фильтрации при
полученном перепаде давлений.
3. Тепловой источник считается точечным.
4. Теплообмен между породой и отфильтровавшимися газами на
рассчитанное расстояние при заданном времени (интервал итерации)
протекает мгновенно.
Согласно этой схеме задается интервал времени, в течение
которого сгорает определенная масса ТГГ. Образовавшиеся продукты
сгорания со своим теплосодержанием в результате повышенных
давлений начинают вытеснять через перфорационные отверстия в
обсадной колонне жидкую фазу, находящуюся в порах породы.
Отфильтровавшиеся газы отдают свое тепло соприкасающейся с ними
породе. Одновременно продукты сгорания создают новые условия
(повышенные давление и температура) для горения следующего слоя
ТГГ. Таким образом, за следующий шаг сгорает другая часть ТГГ.
Модель учитывает, что продукты сгорания ТГГ взаимодействуют с
водой скважинной жидкости с образованием пара, поэтому в состав
продуктов фильтрации в породу входит парообразная вода. Расчет
ведется до тех пор, пока не израсходуется вся масса ТГГ.
141
Расчет модели позволяет рассчитать долю продуктов сгорания
фильтруемых в пласт, долю тепла идущего на нагрев пласта и
скважинной жидкости с учетом коэффициентов потерь. Данные
коэффициенты могут позволить смоделировать ТГХВ при сжигании
ТГГ в реальных условиях.
Результаты расчетов параметров горения состава 53,5% Mg +
46,5%NaNO
табл. 1 – 6 в приложении. В табл. 1 , 3 и 5 в приложении приведены
расчетные данные по горению термоисточников во времени, где М
сгоревшая масса за единицу времени, кг; Qi – количество
выделившегося тепла, кДж; Li – длина сгоревшей части, м; U
скорость горения, м/с; dPi – прирост давления, МПа; li – радиус
фильтрации, мм; Qфi – количество тепла, передаваемого в пласт, кДж;
V
– объем выделившихся при сгорании газов, м
i
парогазового потока, м
В табл. 2, 4, 6 в приложении приведены данные расчета прироста
температуры пластов в зависимости от времени и расстояния
фильтрации.
Приведенные данные показывают, что природа породы не
оказывает влияния на параметры горения. Все параметры горения
зависят от начального давления в скважине (принято для расчетов Р
15 МПа). Время горения изделия массой 10 кг составляет 16 с, что
соответствует скоростям горения от 29,16 мм/с до 79,52 мм/с. Прирост
давления составляет от 0,78 МПа до 21,82 МПа.
Как видно из расчетных данных, наибольший радиус фильтрации
соответствует пластам – песчаникам, наименьший – глинам. При
соответствующем радиусе фильтрации температура прогрева (∆Т)
более всего также соответствует песчаной породе.
Исследование пород при воздействии высоких температур и
давлений показывает, что их тепловые свойства существенно зависят
от термодинамических условий пласта. Радиус фильтрации зависит от
свойств породы (теплоемкости и коэффициента фильтрации).
в условиях скважин для различных пород приведены в
3
–
i
3
; F
– объем
3
; R
– расход потока, м3/с.
фi
фi
о
i
–
=
142
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Рассматривая проблемы повышения нефтеотдачи
малодебитных нефтяных скважин, можно видеть, что метод ТГХВ
развивается и усовершенствуется как самостоятельное направление.
Это обусловлено широкой номенклатурой энергонасыщенных
материалов используемых при его реализации. Относительно высокие
энергетические характеристики энергонасыщенных материалов
являются не только залогом эффективности их применения в целях
увеличения нефтеотдачи, но и составляют специфику, которая должна
быть учтена при проектировании технологии ТГХВ. Представленная в
монографии информация по основам промысловой геологии, методам
повышения нефтеотдачи и экспериментальным данным по горению
пиротехнических составов в условиях близких к скважинным,
позволяют решить следующие основные задачи:
1. Определить метод ТГХВ с использованием пиротехнических
состава как комплексный метод воздействия на призабойную зону
пласта. Пиротехнические составы при горении в условиях нефтяных
скважин оказывают все виды воздействия: тепловое, механическое и
химическое. Это позволяет разрабатывать технологию обработки
нефтяных скважин в едином комплексе их капитального ремонта.
2. Сформулировать основные и дополнительные требования к
пиротехническим составам для интенсификации нефтедобычи.
Основные требования исходят из ударно-теплового воздействия все
энергонасыщенных материалов. Дополнительные требования
касаются специфики горения составов, скорости выделения тепла и
механической энергии и химического состава продуктов сгорания.
3. Результаты экспериментальных исследований по горению
пиротехнических составов в условиях, близких к скважинным,
позволили оценить пределы регулирования ТГХВ в зависимости от
природы компонентов состава, их соотношения и состава скважинной
жидкости. Полученные данные позволяют дифференцировать
пиротехнические составы по энергетике, последствиям в плане
воздействия на ПЗП и назначению скважин (нагнетательные,
добывающие, с открытым забоем). Термитные и безметальные
составы наиболее перспективно применять для добывающих скважин,
нитратно-магниевые составы с высоким содержанием металл (более
50%) могут эффективно применять для улучшения работы
нагнетательных скважин.
143
4. Оценить влияние процесса горения пиротехнических
составов на материал обсадной колонны и цементного кольца. По
полученным экспериментальным данным установлено, что метод
ТГХВ с применением пиротехнических составов, способных выделять
энергию 1 МДж/с и более, целесообразно применять в скважинах с
открытым забоем. Полученные данные обладают научной новизной и
имеют большую практическую значимость.
5. Разработать математическую модель теплового воздействия
продуктов горения энергонасыщенных материалов на ПЗП.
Представленная математическая модель позволяет на стадии
проектирования технологии ТГХВ оценивать степень воздействия
энергонасыщенных материалов.
6. Более полная картина по эффективности применения
пиротехнических составов при ТГХВ ПЗП может быть получена при
проведении испытаний в реальных условиях.
7. Для углубленного изучения вопросов, касающихся
увеличения нефтедобычи с использованием энергонасыщенных
материалов, рекомендуется ознакомление с материалами отчетов о
НИР и диссертаций, выполненных на эту тему.
144
Словарь терминов
Автоматический резервуарный уровнемер. Приспособление,
показывающее уровень жидкости в резервуаре в соответствии с
положением поплавка на одном конце тросика.
Активатор кислоты. Активирующая добавка, ускоряющая или
усиливающая химическое действие кислоты.
Акустический каротаж. Запись измерений прохождения
ультразвукового сигнала через горную породу с целью выяснения
литологии и пористости пластовых пород и их насыщения
флюидами.
Алмазное долото. Буровое долото с промышленными алмазами,
установленными на режущих кромках.
Анализ бурового раствора. Анализ промывочной жидкости и
кусков выбуренной породы, выносимой на поверхность.
Анализ кернов. Анализ образцов породы, вырезанных в забойной
зоне и поднятых на поверхность для исследования.
Антиклиналь. Складка горных пород, направленная вверх (в форме
продолговатого купола), в которой может накапливаться нефть или
газ.
Асфальтен. Любой из темных, твердых компонентов сырой
нефти и битумов.
Барит. Минерал, применяется как утяжелитель для повышения
плотности бурового раствора. Башмак. Защитная плита.
Бентонит. Горная порода, обладающая высокой впитывающей
способностью, состоящая главным образом из глинистых минералов
и кремнезема; используют для приготовления бурового раствора.
Боковой отбор кернов. Вырезка образцов из стенки скважины и
доставка их на поверхность для исследования.
Бурильная колонна. Вращающаяся конструкция для бурения
скважины, состоящая из ведущей бурильной трубы, воротника бура,
стабилизатора и бурового долота.
Бурильная (буровая) труба. Стальная труба, к которой
прикрепляется буровое долото.
145
Буровая лебедка. Общее название подъемных, захватывающих,
силовых, тормозных и прочих механизмов, применяемых на бурильной
установке.
Буровая установка на фиксированной платформе. Буровая
установка, прикрепленная к морскому дну сваями.
Буровой раствор на водной основе. Буровой раствор, полученный
на основе воды.
Буровой раствор на углеводородной основе. Буровой раствор,
приготовленный на углеводородной основе (в виде масляной
эмульсии).
Вахта. Рабочая смена буровой бригады.
Вдох (выдох). Циклическое нагнетание в скважину пара и/или
горячей воды с целью стимулирования отдачи нефти.
Ведущая бурильная труба. Квадратный или шестиугольный
участок трубы, один конец которого соединен с буровым столом, а
другой — с буровой трубой.
Вертикальная интеграция. Деловая активность, организованная
для участия в последовательных промышленных процессах, например,
нефтяная компания, добывающая, перерабатывающая,
транспортирующая и продающая продукцию.
Водно-грязевой отстой (ВГО). Эмульсия сырой нефти, воды и
осадка (твердых примесей).
Водонапорный режим. Истечение нефти из коллектора за счет
давления воды, находящейся ниже добываемого продуктивного
горизонта.
Водяная или газовая пробка. Рассчитанное количество
жидкости, применяемое для вытеснения флюидов из коллектора.
Воротник бура. Тяжелое трубчатое соединение между бурильной
колонной и буровым долотом.
Время запаздывания. Время, которое требуется для выноса
выбуренных частиц породы со дна скважины на поверхность.
Вторичная добыча. Обычно относится к заводнению пласта для
вытеснения коллекторных флюидов в скважину.
Выброс. Резкое повышение давления в скважине.
Выбуренная порода. Кусочки и обломки породы, получающиеся в
результате бурения, которые выносятся на поверхность
циркулирующим буровым раствором.
146
Вынос песка. Появление песка в скважинных флюидах.
Выпадение песка. Заполнение скважины песком, оседающим из
добываемых жидкостей.
Вытеснение нефти из породы-коллектора. Энергия или сила в
коллекторе, заставляющая коллекторные флюиды течь в сторону
скважины и на поверхность.
Вышка. Конструкция, возводимая на промысле для монтажа
бурильного оборудования и мачты для подъема и спускания бурильной
и обсадной колонн.
Вязкость. Способность жидкости к течению.
Газлифт. Использование сжатого газа для снижения плотности
нефти, что способствует подъему нефти со дна скважины на
поверхность.
Газовая шапка. Сжатый природный газ в свободном состоянии,
содержащийся в породе-коллекторе над более плотной жидкостью,
например сырой нефтью.
Газовый бензин. Смесь легких жидких углеводородов, извлекаемая
из природного газа или получаемая на устье скважины в виде
конденсата.
Газовый фактор. Объем газа, полученного из скважины вместе с
нефтью, отнесенный к объему нефти.
Газонапорный режим. Истечение нефти за счет расширения
свободного сжатого газа, находящегося в коллекторе над
жидкостью.
Гамма-каротаж. Запись результатов измерений естественной
радиоактивности пласта для определения горных пород,
составляющих пласт.
Гель. Вязкое вещество, которое способно образовывать эмульсию
с водой или нефтью, чтобы суспендировать песок или другие
расклинивающие материалы.
Гидрат (газовый гидрат). Вещество с кристаллической решеткой
типа льда, включающее молекулы газа, закупоривает выкидные
трубопроводы и транспортные газопроводы.
Гидроразрыв пласта. Обработка пласта, при которой в горной
породе создают трещины для повышения ее проницаемости.
Главные производители. Крупнейшие американские нефтяные
компании, например Exxon, Mobil, Texaco, Chevron и Amoco, которые
147
добывают сырую нефть и газ, перерабатывают сырую нефть и
поставляют продукты на рынок.
Глинистая корка. Слой бурового раствора и обломков выбуренных
частиц, откладыващиеся на стенках ствола скважины.
Горизонтальная интеграция. Деловые операции в близких областях
или поддерживающие операции.
Гравийный фильтр. Заполнение полости вокруг ствола скважины
гравием для предупреждения обрушения скважины и/или попадания
песка в добываемые флюиды.
Депрессия. Градиент давления между скважиной и областью
вокруг нее, содержащей углеводороды.
Детергент (поверхностно-активное вещество). Химические
добавки, снижающие поверхностное натяжение раствора.
Деэмульгатор (деэмульгирование). Химикат или химическая
реакция, используемая для разрушения эмульсий сырой нефти с водой
посредством снижения поверхностного натяжения масляной пленки,
окружающей капельки воды.
Желонка. Цилиндр в виде ведерка, используемый в канатном
бурении для удаления выбуренной породы и глины из забойной зоны.
Жирный (обогащенный) газ. Природный газ, содержащий
значительные количества родственных углеводородных жидкостей.
Журнал анализа образцов. Регистрация образцов пород,
полученных из скважины в процессе бурения с разной глубины.
Заводнение. Нагнетание воды с добавками или без таковых для
вытеснения коллекторных флюидов в сторону скважины и улучшения
нефтеотдачи.
Заглушка. Уплотнитель обсадной трубы скважины, служащий
для отделения продуктивных участков ствола скважины от
истощенных.
Замедленная кислота. Раствор для кислотной обработки,
реакционная способность которого снижена, что обеспечивает ее
более глубокое проникновение в пласт прежде чем она будет
израсходована.
Замедлитель цемента. Добавка к цементу, замедляющая
схватывание и облегчающая перекачивание цемента в глубоких,
высокотемпературных скважинах.
148
Измерение наклона пласта. Регистрация наклона пласта в
зависимости от глубины.
Измеритель бокового каротажа. Каротажный инструмент, в
котором электрический ток заставляют протекать по пласту в
радиальном направлении.
Изолирующий агент. Вещество, удаляющее ион металла из
раствора (может быть хелатирующий или комплексообразующий
агент).
Ингибитор кислоты. Ингибирующая добавка, снижающая или
замедляющая химическое действие кислоты.
Ингибитор коррозии. Добавка, вещество или способ обработки
для прекращения или замедления коррозии.
Интенсификация пласта. Обработка скважины или пласта для
повышения отдачи нефти или газа, например гидроразрыв,
кислотная обработка или очистка от песка.
Исследование керна. Запись результатов анализа и литологии
кернов в зависимости от глубины.
Истощенная (малодебитная) скважина. Скважина, производящая
ограниченное количество нефти, например, не более бар./сут. (1,6
м3).
Каротаж (каротажная диаграмма). Сведения о геологическом
строении, типе пластов и содержании углеводородов, получаемые
при исследовании скважины с помощью специальных приборов и
методов.
Каротаж канатный. Получение данных об условиях бурения или
подземных особенностях с помощью приборов, приспособлений и
инструментов, спускаемых в ствол скважины на стальных тросах
или на кабельном канате.
Каротаж качества связи цемента. Запись, регистрирующая
качество прикрепления цемента как к обсадной трубе, так и к
окружающей породе.
Каротаж необсаженной скважины. Электрический каротаж,
проводимый только на необсаженных скважинах.
Каротаж по радиоактивности. Измерение природной (фоновой) или
наведенной радиоактивности в скважине для идентификации пород и
флюидов пласта.
149
Каротаж с помощью радиоактивных изотопов. Регистрация
перемещения веществ, помеченных радиоактивными изотопами, по
пласту или по стволу скважины.
Каротаж электрический. Запись измерений электрических свойств
пластов и пластовых флюидов.
Каротажная диаграмма диаметра скважины (кавернограмма).
Запись диаметра (размера) скважины в зависимости от глубины.
Керноотборная головка. Специальная бурильная головка для
вырезания и извлечения образцов породы со дна скважины.
Керноотборник. Специальная труба с режущей кромкой внизу для
отбора образцов кернов со дна скважины.
Кислый (высокосернистый) газ. Природный газ, содержащий
сравнительно большие количества серы, серосодержащих соединений
и СО2 и пригодный для продажи.
Кожух с окном. Кожух с застекленным окном снаружи
резервуара, в котором подвешен тросик автоматического
измерителя уровня, указывающий уровень жидкости в резервуаре.
Кольцевой зазор. Внутрискважинное пространство между
бурильной колонной или обсадной трубой и стенкой ствола
скважины, или между насосно-компрессорной колонной и обсадной
колонной или между кондуктором и насосно-компрессорной колонной
и обсадной трубой.
Контракт по проходке. Контракт на бурение, оговаривающий
оплату подрядчику за бурение на основании пробуренной глубины.
Контракт «под ключ». Контракт на бурение скважины,
оговаривающий оплату подрядчику после окончания бурения и
подготовки скважины для добычи.
Контролируемая кислотная обработка. Закачивание раствора
кислоты по скважине в продуктивную зону, управляемое
минимальным количеством вытесняющей жидкости в насоснокомпрессорной колонне и в стволе скважины.
Коррозия. Химическое или электрохимическое разрушение
металла.
Купол. Очень короткая антиклиналь, свод которой снижается во
всех направлениях, может проходить сквозь вышележащие пласты.
Литология. Описание горных пород на основании цвета,
структуры, минерального состава и размера зерен.
150
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]