□ E H 1 [ Д >
Рис. XVI1.4. Пятиточечный элемент оча говой схемы при внутрипластовом горении.
Скважины: / —добывающие; 2 —нагнета тельные
Рис. XVII.5. Девятиточечный элемент оча говой схемы при внутрипластовом горении. Условные обозначения те же, что и на рис. XVII.4
полного потребления кислорода площадь существенно меньше площади паро водяной зоны, рассчитанной по формуле (XVI 1.31). В противном случае необ ходимо исследование с использованием более сложной математической модели.
Показатели сверхвлажного горения определяют по следующим формулам. Темп прироста выжженной зоны
dFп |
QhPhCh |
dt |
^ПЛа/1Г^НЫЖ |
Общая площадь, охваченная процессом к моменту времени т,
Fсум — ^ПЛа/1Г^ВыЖQbPiAt -VF„
Площадь пароводяной оторочки Fn0 определяют по формуле (ХУ1Г.30). Все остальные расчеты проводят по формулам для влажного горения.
Одна из важнейших и трудоемких операций проектирования процесса вну трипластового горения — определение изменения дебита нефти добывающих скважин во времени. Изменение дебита нефти при очаговых схемах размещения скважин и линейной схеме можно рассчитать по методу смены установившихся состояний в зависимости от расхода воздуха в пласт и положения фронтов горе ния и конденсации и по формулам (XVI 1.21)—(XVI 1.22). Методика расчетов базируется на схеме эквивалентных электрических сопротивлений Ю. П. Бори сова с введением фазовых проницаемостей для воздуха, воды и нефти на соответ ствующих участках многофазного потока. Достоверность ее проверена путем сопоставления с фактическими данными о дебитах нефти на месторождении Пав лова Гора за 1 год и 9 мес осуществления процесса внутрипластового горения.
Однако следует учитывать, что указанная методика пригодна для периода До прорыва к добывающим скважинам воды из зоны конденсации. В расчете изменения дебита во времени при сухом и особенно при влажном и сверхвлаж ном горении после прорыва воды к добывающим скважинам рассматривают не однородность пласта в процессе совместного притока нефти, газа и воды к за
боям скважин. |
|
|
|
XVI1.4) при сухом |
Расчетная формула для пятиточечного элемента (рис. |
горении имеет вид |
|
|
|
|
2 [я (ре„ — рсд)' |
<?воз наг (т)____Ивоз |
jn tфг (т) |
(рсн Рпл) Fвоз kQ-hhnar |
гспрн |
Qh (т) |
[щ |
0.707-. . |
+0|25 |n0 .im .- ,l |
К |
F„klt„ah |
L |
Гк (Т) |
гспрд J |
|
|
|
|
(XVI 1.32) |
Аля девятиточечного элемента (рис. XVI 1.5)
372
Qh (t ) — |
|
|
|
Pam Явоз наг (т) |
|
^вОз jn гфг (т) 1 ^ |
|
|
|
2 |
nk (pcll — рС) |
|
|
|
|
(Рен + Рил) Fuos |
^нагаЛг |
''спрн J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
[, |
|
ГД1 /, |
ГД2 , |
1 |
, |
Гд2 |
|
• |
ЛД2 |
|
ГД1 |
\ |
, |
|
7Г-Г----- 1П---—т I |
1П---- 1------111----------- 1-----:--- |
111 -------- |
I |
+ |
|
Fnhn&hUL |
гк (T) \ |
|
^Д1 |
П2 |
|
^2ггпрд |
ЛхЛд! |
|
,?1ГСПрд/ |
|
|
|
(in -й * + - L |
In —Й !_ |
|
hД2 |
|
|
ЛД1 |
|
|
|
|
|
|
V__ Гдг |
tl2 |
|
П2ГСПРД |
|
nihjii___ ^ircnpfl } |
|
|
(XVI 1.33) |
|
|
+ — |
In ■ Гд1— ( In ISL -I- _L In |
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П\ |
|
^1гспрд |
\ |
^Д1 |
|
n2 |
|
л2гспрд / J |
|
|
|
|
а для линейной схемы (рис. XVI 1.6) — по формулам |
|
|
|
|
|
|
|
|
Своз наг (т)Мво3/фг (т) |
|
-4- |
|
|
|
|
|
Рен -- Рсд1 — (Реп "Г Рпл) BFпоз^наг^нагah |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
и: |
( |
1 |
(Qhi + |
% |
) |
l'i - |
|
1* MI 4- Q„t ^ |
1" |
|
, |
BFnhjnCLhn |
l^(i_ii) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(XVII.34) |
Рсд1--Рсд 2 — |
|
к |
|
|
|
иД1 |
In |
аД1 |
|
|
|
|
BFцОС/ш{-Q hi |
Л^пл Д1^Д1 |
|
+ |
|
|
|
|
пгспрд |
|
|
|
|
Qh2 |
|
^Д2 |
|
аД2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(XVII.35) |
+ |
2&ПЛ Д2^Д2 |
l\-2 + |
|
In ЯГспрд . |
|
|
|
|
|
|
|
где /?, /?Эф — соответственно абсолютная проницаемость и эффективная тол щина пласта; /7Воз, Fu — соответственно относительная фазовая проницаемость пласта для воздуха в выжженной зоне (с учетом насыщенности ее водой) и для нефти (с учетом насыщенности пласта в зоне начальной пластовой температуры нефтью, газами горения и водой; обычно Fu03 = 0,05—0,1; FH= 0,4—0,6); (Li * вязкость нефти при начальной пластовой температуре и давлении в выж
женной зоне с учетом насыщения се газами горения (определяется экспери
|
|
|
|
|
ментально); |
а/1Г, |
а/ш — коэффициенты охвата пласта |
по толщине горением |
и притоком |
нефти |
(обычно а^г = 0,6—0,7; а/ш = 0,4—0,6); В — ширина |
по |
лосы при линейной схеме воздействия; nlt п2 — число скважин в первом и |
вто |
ром круговых батареях девятиточечной схемы; /фг, /к, /ь |
/1-2 — соответственно |
длина полос (от ряда нагнетательных скважин) до фронта горения, фронта кон денсации, до первого ряда добывающих скважин и между рядами скважин; тд|, тД2 — радиусы первой и второй батарей скважин в девятиточечном элементе (д1, д2— индексы, относящиеся к первому и второму рядам добывающих скважин).
При расчетах дебита нефти по формулам (XVI 1.32)—(XVI 1.35) необходимо
|
предварительно |
определять |
положения |
фронтов горения и конденсации при |
|
_^______ ____^ ___________ |
_ |
заданных расходах воздуха |
(или воды |
|
и воздуха) к расчетному моменту вре |
|
|
|
[—--- 'А<7л2------- |
|
|
|
|
|
мени с |
помощью формул (XVI1.24)— |
|
|
|
|
|
|
|
(XVII .26). |
При |
этом Гфг |
или |
/фГ и |
|
|
|
-------------i |
|
|
/к или |
/к |
находятся по рассчитанным |
|
|
|
|
|
площадям |
Fпз и |
Fпз. |
|
пласта |
|
|
|
|
|
|
|
Конечную |
нефтеотдачу |
|
|
Ь |
т - 4 |
_________ - |
при внутрипластовом горении опре |
|
~ 1 |
деляют с учетом вытеснения нефти |
|
:’ |
f |
-------- |
|
фронтом горения (в выжженной |
зоне), |
|
Рис. XVII.6. |
|
1 |
|
|
|
паром и горячей водой (в зоне конден |
|
Линейная схема размещения |
сации) |
и |
газообразными |
продуктами |
|
скважин при |
внутрипластовом |
горении. |
горения (в зоне |
начальной |
пластовой |
-Температуры и при повышенных темпе ратурах у кровли и подошвы пласта в выжженной зоне и в зоне конденсации). С учетом коэффициентов вытеснения и охвата вытеснением формула для опреде ления коэффициента нефтеотдачи имеет вид
Лн = Щг [а ПЫ'Г. ra/ir "Т аЬЫТ. гг / (1 --
a/ir)] “Р |
ПН[а ныт. ПН0С/1К+ |
|
"Ь а пыт• гг / (1 — а/ж)] + |
|
~\~ |
н /авыт. ггн /а/1 ггн /* |
(XVII .36) |
где |
а/г, |
а/пи, а |
— соответственно |
коэффициенты охвата |
элемента |
залежи |
или |
залежи в целом^ по площади зоной |
горения, |
пароводяной зоной Иначальной |
пластовой |
температурой к концу |
разра- |
Рис ХУПЛв изменение температуры пласта во времени при самовоспламеиении
ботки; о&выт.г* а ныт.гг/> а выт. ггн/ — соответственно коэффициенты вытеснения нефти из пласта в выжженной зоне
(определяется по экспериментальным данным), газами горения в зоне повышен ной температуры и в зоне начальной пластовой температуры; a/ir, апКу а/хгг — соответственно коэффициенты охвата пласта по толщине горением, пароводяным валом и газами горения.
Коэффициенты охвата пласта по площади горением, пароводяной зоной и относительные размеры зоны начальной пластовой температуры (по отношению к начальной площади нефтеносности пласта) определяют на конечный момент разработки элемента или залежи по результатам расчетов размеров этих зон по формулам (XVII.24)—(XVII.26).
Коэффициент вытеснения в выжженной зоне вычисляют с учетом исключения из запасов нефти, затраченной на образование топлива (коксообразного остатка) в породе. Коэффициенты вытеснения нефти газообразными продуктами горения при низких и повышенных температурах определяют экспериментально или для аналогичных условий заимствуют из работ [I, 2].
Коэффициенты охвата пласта по толщине горением и высокотемпературным пароводяным валом принимают по результатам опытно-промышленных работ:
сх/гг = 0,6—0,7; |
а/1Г= 0,3—0,5. |
пятиточечный элемент пласта (см. |
П р и м е р |
р а с ч е т а . Имеем |
рис. XVI 1.4), в центре которого размещается нагнетательная скважина. Расстоя |
ние между добывающими скважинами |
в элементе — 300 м. |
На рис. XVI 1.7 приведены результаты расчетов времени самовоспламенения пласта по формуле (XVII. 10). Учитывая сравнительно высокую продолжитель ность создания фронта горения (около двух месяцев), целесообразно использовать электронагреватель для прогрева призабойной зоны.
Исходные данные для расчетов по эксплуатации пятиточечного элемента пласта
Эффективная толщина h, м |
17 |
Коэффициент пористости т |
0,14 |
Проницаемость k, мкм2 . . . |
0,20 |
Начальная |
нефтенасыщенность sH |
0,80 |
Начальная |
водонасыщенность пласта scn |
0,20 |
Удельная объемная теплоемкость пласта спл» |
2294 |
кДж/м3 К .................................................... |
Удельная |
теплоемкость воздуха сПо з ......................... |
1,507 |
Коэффициент теплопроводности пласта Хпл, Вт/м-К |
2,105 |
Удельное содержание топлива в породе с/ост, кг/м3 |
20 |
Удельное содержание сгорающего топлива прй влаж |
13,4 |
ном горении <7'т, кг/м3 |
|
|
Водовоздушное отношение при влажном горении |
р, |
2 |
|
л/м3 . . . |
................. |
|
|
|
Удельный расход воздуха при горении ^Воз» м3/м3 |
230 |
|
Удельный расход воздуха при влажном горении qB03, |
153 |
|
м3/м3 ........................................................... |
|
|
|
|
|
Коэффициент температуропроводности пласта а, |
|
0,0795 |
м2/сут ............................... |
|
кДж/кг . |
|
|
Энергия активации £, |
|
|
81,2 |
Постоянная Аррениуса А0------—------ |
|
7,36-104 |
|
|
кг(кгс/см2),,с |
|
|
|
Показатель, учитывающий влияние давления на ско |
0,9 |
|
рость реакции, |
п ........................ |
|
|
|
|
Коэффициент пропорциональности К |
|
|
3,9 |
|
Пластовое давление /?пл, МПа . . |
|
|
7,0 |
|
Начальная пластовая температура tUJ1н, °С |
|
22 |
|
Соотношение водорода и углерода в топливе п' |
|
0,75 |
Плотность дегазированной нефти рндег, кг/м3 |
|
913 |
|
Объемный коэффициент b . |
|
|
1,02 |
Вязкость пластовой нефти рн, мПа-с . . . |
|
60 |
|
Вязкость нефти при насыщении ее газами горения juJ, |
30 |
|
мПа-с . |
. . . |
. . |
................. |
|
|
Коэффициент охвата пласта горением по толщине |
0,65 |
|
а /г г .......................................................... |
|
|
|
|
|
Коэффициент охвата пласта конденсацией сцк |
|
0,4 |
|
Теплоемкость газов горения Сгг кДж/м3 . . . . |
|
0,083 |
Приведенный радиус нагнетательной скважины гспри, |
4,5.10"° |
м ........................ |
|
.................................. |
|
Приведенный радиус добывающей скважины гСПрд, |
4,0-10"2 |
м |
|
|
. |
. |
Расход воздуха |
при создании фронта горения QrB03, |
12 000 |
м3/сут . . . |
|
............................... |
|
Расход воздуха при осуществлении процесса QB0J, |
30 000 |
м3/сут |
|
|
|
|
Расчет прогрева призабойной зоны пласта (радиусами 0,2; 0,5; |
0,8; 1,0 м, |
при интервалах времени от начала прогрева 2; 4; 6; 8; |
10 и 12 сут) |
при нагне |
тании горячего воздуха, получаемого в результате обдува включенного в электро сеть нагревателя, проведен по формуле (XVII. 11).
Исходя из сохранности оборудования забоя нагнетательной скважины, опти мальной температурой закачиваемого в пласт горячего воздуха принято считать 500 °С. Эту температуру поддерживают путем регулирования воздуха, нагнетае мого в скважину и обдувающего забойный электронагреватель. Необходимый расход воздуха подбирают экспериментально после ее стабилизации на уровне
около 500 °С. |
При расчете условно принято, что указанной температуре |
нагнетаемого в |
пласт горячего воздуха соответствует расход |
его в скважину |
10 тыс. м3/сут. |
величины в формуле (XVII.И) составили: v = |
0,000388; 0 = |
Расчетные |
= 0,317-10-б.т; г; = 0,0118; 0,0294; 0,0471 и 0,0588. |
|
При /тн = |
500 °С и /Пл — 22 °С результаты расчетов по распределению тем |
пературы по радиусу пласта во времени приведены на рис. XVI 1.8.
Из данных рисунка следует, что через 4 сут температура достигает темпе ратуры воспламенения топлива (350 °С) на расстоянии 0,5 м от нагнетательной скважины, а через 10 сут— на расстоянии 0,8 м от нее. Таким образом, необ ходимое время прогрева призабойной зоны пласта с помощью забойного электро нагревателя для создания фронта горения составляет 4—10 сут.
