Р и с. 3.1. Зависимость коэффициента теплоиспользования от

безразмерного параметра времени  = 4t/h² :

 - коэффициент температуропроводности окружающих пород, м²/час; t - время закачки теплоносителя, час; h - толщина пласта, м.

Оценка реальных потерь теплоты (рис 3.1) показывает, что через t=86,8 сут закачки в пласт толщиной h =5м при = 0,003м²/час теплопотери достигнут 42%. Причем эти потери не зависят от геометрии течения теплоносителя по пласту (радиальной или линейной). Эти оценки указывают также, что темп ввода теплоносителя в пласт должен быть максимально возможным, так как при этом коэффициент теплоиспользования возрастает.

Теплопередача в пласте осуществляется конвективным (потоком горячей воды и пара) и диффузионным (за счет теплопроводности пористой среды) способами. В результате в пласте формируется температурный фронт перемещающийся в направлении фильтрации теплоносителя. Однако движение теплового фронта и массоперенос, т.е. движение самого теплоносителя в пласте, происходит с разными скоростями вследствие утечки теплоты на нагрев не только самого пласта, но и окружающих пород.

Вследствие расхода теплоты на прогрев пласта и окружающих пород тепловой фронт отстает от фронта вытеснения (теплоносителя) тем больше, чем меньше толщина пласта. Однако такое отставание теплового фронта зависит еще и от теплофизических и коллекторских свойств пласта и теплоносителя. Так при толщине пласта в 10м через год температурный фронт вытеснения горячей водой отстанет от фронта вытеснения в 13,3 раза, а при толщине пласта 30м - в 9,1раза

При закачке пара также происходит отставание температурного фронта от фронта вытеснения. Однако за счет скрытой теплоты парообразования при конденсации пара прогретая зона увеличивается в 3-5 раз по сравнению с закачкой горячей воды. Это одно из преимуществ использования пара по сравнению с горячей водой.

При закачке горячей воды в зоне, не охваченной тепловым воздействием, происходит вытеснение нефти водой в изотермических условиях, а в нагретой зоне, в которой температура изменяется от температуры воды на забое до пластовой - в неизотермических. При этом снижается вязкость нефти, улучшается соотношение подвижностей нефти и воды, происходит тепловое увеличение объема нефти и ослабление молекулярно- поверхностных сил. Все это ведет к увеличению нефтеотдачи.

Представление о динамике прогрева самого пласта можно иметь по рисунку.

Р и с. 3.2. Динамика прогрева линейного пласта во времени:

1-через 1год; 2- через 2 года; 3-через 4 года; 4- через 8 лет.

Начальная температура пласта-20^оС, забойная - 170^оС, фильтрация горячей воды по пласту происходит со скоростью 0,006м/час. Такая скорость соответствует закачке 720м³/час через нагнетательные скважины, расположенные на расстоянии 1000м друг от друга. Толщина пласта 10м. Тепловой фронт достигнет 80м через год, 160м - через 2 года, 240м - через 4 года закачки горячей воды.

3.3. Оборудование для подготовки и нагнетания в пласт горячей воды и пара

Оно состоит из установок подготовки воды, нагрева ее до высокой температуры или до состояния пара , оборудования для нагнетания теплоносителя в скважину.