ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ЦИКЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТЫ С ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТЬЮ 7
1.1 ПОНЯТИЯ НЕФТЬ, ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ 7
1.2 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕФТИ 9
1.2.1 Элементный состав нефти 9
1.3 СВОЙСТВА НЕФТИ В ПЛАСТОВЫХ УСЛОВИЯХ И ЕГО ЗАВИСИМОСТЬ
ОТ ПОВЕРХНОСТНОЙ НЕФТИ 13
1.4 ПОНЯТИЯ И ПАРАМЕТРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПРОЦЕССЫ ДОБЫЧИ 14
1.5 РАЗРАБОТКА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА ЕСТЕСТВЕННЫХ РЕЖИМАХ 16
1.6 ЗНАЧЕНИЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ В МИРОВОЙ СТРУКТУРЕ 17
1.7 ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ И
ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ 18
1.8 МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫХ ЗАПАСОВ РОССИИ 24
1.9 ТЕПЛОВЫЕ МЕТОДЫ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ 25
1.10 ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ЗАКАЧКИ ПАРА (CSS).. 25
1.11 КРИТЕРИИ ПРИМЕНИМОСТИ ТЕПЛОВОГО МЕТОДА УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ 29
1.12 РЕЗУЛЬТАТЫ И ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТЕПЛОВЫМИ МЕТОДАМИ 30
1.13 ПАРОГЕНЕРАТОРЫ 31
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦИКЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТЫ С ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТЬЮ 33
2.1 РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОЙ ЗОНЫ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И
ОПТИМАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ЗАКАЧКИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ 33
2.2 РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ПАРОТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ И ОСТАНОВКИ
СКВАЖИНЫ ПРИ ПАРОЦИКЛИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ 38
2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОТБОРА НЕФТИ ПРИ ПАРОЦИКЛИЧЕСКОМ
ВОЗДЕЙСТВИИ 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 49
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 КОД ПРОГРАММЫ 55
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 60
Известно, что запасы традиционной нефти в настоящее время на нашей планете заметно истощаются. Однако растущее энергопотребление и большие запасы нетрадиционной труднодоступной нефти заставляют вовлекать в разработку и эти месторождения, наиболее перспективными из которых можно считать залежи тяжелой высоковязкой нефти, которые встречаются в основном в диапазоне глубин от 300 до 1500 м и выше.
По оценкам экспертов ООН, мировые геологические ресурсы трудно извлекаемых запасов природных битумов и высоковязких нефтей насчитывается около 810 млрд. тонн, а их извлекаемые ресурсы в размере 70 млрд. тонн из которых приблизительно 70% находится в Канаде. Россия также обладает значительными трудно извлекаемыми запасами нефтей и их объем в последние годы достигла 55-60% от общего объема Российской нефти.
Для добычи таких нефтей применяют специальные технологии, разработанные отечественными и зарубежными нефтедобывающими компаниями.
Преимущества данных технологий заключается в том, что теплота, закачанная в нефтепластовую среду, оказывает воздействие на все ее компоненты и значительно изменяет связи и фильтрационные условия, которые выражаются в уменьшении гидравлического сопротивления высоковязкой нефти при ее движении в пласте и трубопроводе, другими словами в снижении вязкости нефти, увеличении ее подвижности и повышении коэффициента вытеснения и конечной нефтеотдачи.
Одной из перспективных технологий извлечения высоковязкой нефти является вытеснение нефти из пластов с помощью пара, которое в настоящее время получило широкое применение во всех странах, разрабатывающих месторождения с высокой вязкостью нефти.
На сегодняшний день остается актуальной проблема извлечения высоковязких нефтей из труднодоступных, а также многолетнемерзлых породах, хотя существуют ряд технологий для извлечения, но т.к. каждая технология имеет свои плюсы и минусы, то для добычи прибегают к комбинированным методам применения двух, а иногда нескольких технологий одновременно с целью повышения нефтеотдачи пластов.
Объект исследования: добыча высоковязкой нефти из пластов.
Предмет исследования: повышение коэффициента нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью при помощи технологии циклической закачки пара CSS (Cyclic Steam Stimulation).
Цель работы: оценка влияния теплофизических свойств пласта и флюида на временные периоды пароциклического воздействия на пласт и на дополнительную максимальную приобретённую добычу нефти.
Задачи:
Разработать математическую модель пароциклического воздействия призабойной зоны пласта;
Рассчитать зависимость дебита нефти после воздействия от времени добычи;
Получить уравнение поверхности, показывающий зависимость максимальной накопленной добычи нефти от удельной теплоёмкости и скрытой удельной теплоты парообразования;
Определить оптимальные времена технологии обработки пласта пароциклическим воздействием и найти время паропропитки t2.
Гипотеза исследования: если при разработке нефтяных пластов с высоковязкой нефтью оказать влияние на удельную теплоёмкость пара cs и скрытую удельную теплоту парообразования 1, то происходит увеличение максимального объёма дополнительно добытой нефти Vmax и это окажет благоприятный результат на процесс эффективности и целесообразности применения тепловых методов увеличения нефтеотдачи .
В соответствии с намеченной целью и задачами исследования были определены следующие методы исследования: теоретический анализ методической литературы по теме исследования, анализ различных статей и
документов, сравнительный анализ....
В настоящее время запасы традиционной нефти (под традиционной
нефтью понимается жидкость, который добывается с применением хорошо
отработанных и изученных технологий и для дальнейшей транспортировки и
продажи не требуется существенная подготовка сырья) на нашей планете
заметно истощаются. Однако растущее энергопотребление и большие запасы
нетрадиционной труднодоступной нефти заставляют вовлекать в разработку и
эти месторождения, наиболее перспективными из которых можно считать
залежи тяжелой высоковязкой нефти, для их добычи широко применяются
тепловые методы увеличения нефтеотдачи.
Тепловые методы воздействия на нефтяной пласт рассчитаны для
увеличения тепловой энергии и внедрения его в пласт, с целью снижения
вязкости пластового флюида, и увеличения нефтеизвлечения в конечном итоге.
По механизму воздействия на пласт, тепловые методы делятся на три
больших групп:
- обработка призабойных зон скважин паротепловым воздействием путём
закачки или горячей воды, или водяного пара (генерируется на поверхности при
помощи парогенератора) или смеси пара различного качества с газом.
- площадное воздействие внутрипластовым горением и применением
комбинированных технологий (процесс горения поддерживается за счёт закачки
в пласт окислителей (воздуха, кислорода));
- комбинированные методы, основанные на закачке в пласт нескольких
реагентов — это может быть пар с добавками химических реагентов, например,
термополимерный, термощелочный или парогазовый растворы.
Одной из перспективных технологий извлечения высоковязкой нефти
является вытеснение нефти из пластов с помощью пара, которое в настоящее
время получило широкое применение во всех странах, разрабатывающих
месторождения с высокой вязкостью нефти.
48
Даная технология состоит из трёх последовательных периодов: периода
закачки, периода паропропитки / конденсации и периода отбора нефти.
Преимущества данной технологии является сокращение капитальных
вложений, за счёт бурения одной скважины, что подходит для наиболее тонких
переслаивающих пластов, но необходимо отметить, что объём попутного газа
может увеличиться при разработке за счёт высокой энергоёмкости.
В работе был исследован вопрос, касающийся математического
моделирования циклического теплового воздействия на нефтяные пласты с
высоковязкой нефтью. В результате анализа:
• Разработана математическая модель пароциклического воздействия
призабойной зоны пласта;
• Рассчитана зависимость дебита нефти после воздействия от времени
добычи;
• Получено уравнение поверхности, показывающий зависимость
максимальной накопленной добычи нефти от удельной теплоёмкости и скрытой
удельной теплоты парообразования;
• Определены оптимальные времена технологии обработки пласта
пароциклическим воздействием и найдено время паропропитки t2.
А также найдены: значения радиуса прогретой зоны, позволяющий
вычислить объём прогреваемой зоны пласта, способствующий снижению
вязкости нефти; оптимальное время закачки теплоносителя в пласт и
полноценное время добычи нефти. Для расчета основных параметров был
применен язык программирования Python, для построения графиков –
программный продукт Microsoft Excel.
Выявлено, что по мере роста удельной теплоёмкости пара cs и скрытой
удельной теплоты парообразования l, происходит увеличение максимального
объёма дополнительно добытой нефти Vmax, а зависимость максимальной
накопленной добычи нефти Vmax от удельной теплоёмкости cs и скрытой
удельной теплоты парообразования l является поверхностью.
Таким образом, цель работы достигнута, задачи решены, гипотеза
подтверждена.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
