Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 [ 88 ] 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

рого из тяжелой нефти выделяется кокс, отлагающийся на стенках норовых каналов и взаимодействующий с неизрасходованным кислородом в зоне горения. Кислород здесь частично расходуется также на горение углеводородных паров и газов. Тепло, выделяемое в процессе горения, аккумулируется в следующей зоне и затем отдается потоку окислителя.

В соответствии с описанной схемой процесса находится нефте-водонасыщенность в пласте (рис. VIII.6). Таким образом, суммарный результат воздействия движущегося очага горения на пласт, складывается из многочисленных эффектов, способствующих увеличению нефтеотдачи: образуются легкие углеводороды, конденсирующиеся в ненагретой зоне пласта впереди фронта горения и уменьшающие вязкость нефти; конденсирующаяся влага образует зону повышенной водонасыщенности («вал горячей воды»); происходит термическое расширение жидкостей и породы, увеличиваются проницаемость и пористость за счет растворения цементирующих материалов; углекислый газ, образующийся при горении, растворяется в воде и в нефти, повышая их подвижность; тяжелые остатки нефти подвергаются пиролизу и крекингу, что увеличивает выход углеводородов из пласта. Из сказанного следует, что метод ВДОГ сочетает одновременно различные методы воздействия на пласт - горячей водой, паром, растворителями.

Успешному осуществлению процесса способствуют равномерность распределения нефти в пористой среде, высокая проницаемость и пористость. Более устойчивые очаги горения возникают в породе, содержащей тяжелые нефти, обладающие повышенным содержанием коксового остатка. Другим горючим является газ. Но процесс может проходить и при дегазированной нефти.

Повышенная водонасыщенность пласта затрудняет течение процесса. При значительной нефтенасыщенности пород нефть из пласта должна быть вытеснена закачкой газа настолько, чтобы была возможна циркуляция окислителя.

Тепловая волна, образующаяся при горении, характеризуется температурной кривой, имеющей два ниспадающих крыла с максимальной точкой между ними, соответствующей температуре очага горения. По лабораторным данным ее величина достигает 550-600° С. Фронтальное крыло температурной кривой возникает в процессе горения кокса и частично нефти вследствие распространения тепла конвективным его переносом продуктами горения и конденсации паров углеводородов и воды и за счет теплопроводности. После движущегося очага горения остается нагретая порода, охлаждающаяся постепенно движущимся здесь окислителем. Так возникает тыловая ниспадающая кривая температур. По данным лабораторных экспериментов длина тепловой волны достигает нескольких десятков сантиметров. Скорость движения волны зависит от плотности потока окислителя и концентрации в нем кислорода и может изменяться от единиц до десятков метров в сутки. С увеличением содержания кислорода в окислителе скорость перемещения очага горения возрастает.

По данным А. Б. Шейнмана, Г. Е. Малофеева и А. И. Сергеева масса коксоподобного материала, расходуемого на горение, составляет 1-2% от массы породы. При меньншх его количествах (в случае маловязких легких нефтей) организовать процесс ВДОГ без дополнительного ввода в пласт горючего (в виде смеси газа с окислителем) не удается. Количество остающегося коксового остатка зависит от вязкости и плотности нефти, температуры очага горения, плотности потока окислителя. С увеличением температуры в зоне термических реакций количество образующегося горючего материала уменьшается. По расчетным и экспериментальным данным коэффициент нефтеотдачи в пластах с легкими нефтями при методе ВДОГ может достигать 80-85%, а в пластах с тяжелыми нефтями - более 70%.

Рис. VIII.7. Распределение температуры при проти-воточном процессе ВДОГ.

Зоны: I - холодная; II - кондуктивного нагрева; III -

горения; IV - нагретая вона за фронтом горения. 1 - нагнетательная скважина; 2 - зксплуатационпая скважина; 3 - направление движения окислителя; 4 - направление перемещения очага горения; s - температурный профиль.

До сих пор мы рассматривали основной прямоточный вариант этого метода (т. е. фронт горения был направлен в сторону движения потока окислителя). Процесс возможен и при противоположном движении фронта горения (противоточный вариант ВДОГ). Схема распределения температуры при противоточном процессе ВДОГ показана на рис. VHI.7. В этом случае температура пласта начинает повышаться в зоне за счет теплопроводного распространения тепла из зоны горения. Здесь происходят процессы испарения нефти и воды. В зоне / сгорает часть легких фракций нефти. Количество сгорающих нефтепродуктов зависит от плотности потока окислителя. Оставшаяся часть нефти в этой зоне испаряется и разлагается, и через горячую зону IV газообразные продукты поступают в скважину.

§ 7, ВЫТЕСНЕНИЕ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТА РАСТВОРИТЕЛЯМИ

В СССР и за рубежом интенсивно разрабатываются методы увеличения нефтеотдачи пластов путем нагнетания в них непосредственно растворителей (спиртов, бензола, жидкого пропана и т. д.).

Сущность их заключается в том, что в пласте создается оторочка растворителя, которая затем проталкивается другим более дешевым агентом. Движущаяся оторочка растворяет нефть и полностью вымывает ее из пористой среды. Оставшийся в пласте растворитель можно извлечь нагнетанием вытеснителя. Например, при использовании в качестве вытеснителя сухого газа оставшийся растворитель удаляется (выдувается) из пласта газом и улавливается на газобензиновом заводе.

По данным лабораторных опытов при вытеснении нефти, например, жидким пропаном нефтеотдача приближается к 100%. Это можно объяснить отсутствием поверхностей раздела между нефтью и вытесняющей ее жидкостью, а следовательно, и капиллярных сил, препятствующих вытеснению нефти.

Оторочка пропана

Heipmb

Рис. VIII.8. Распределение углеводородов в направлении линий тока при вытеснении нефти жидким пропаном.

1 - нефть; г - зона Смеси пропана с пластовой нефтью; 3 - зона чистого пропана; 4 - Смесь пропана с сухим газом; S - сухой газ.

Опытами установлено, что при движении оторочки растворителя через пористую среду происходит размывание ее вследствие разбавления растворителя с одного края нефтью, а с другого - вытесняющим агентом (рис. VIII.8). Поэтому эффективность процесса во многом зависит от параметров пласта и условий вытеснения, определяющих закономерности движения оторочки растворителя - соотношения вязкостей нефти и вытесняющей жидкости, длины пласта и степени однородности его физических свойств, скорости вытеснения и т. д.

Степень перемешивания жидкости характеризуется коэффициентом дисперсии D, который называют коэффициентом конвективной диффузии или коэффициентом перемешивания. Опыт показывает, что коэффициент D в значительной степени зависит от скорости движения и на несколько порядков может быть выше коэффициента молекулярной диффузии До-Большое влияние на процесс оказывает различие плотностей нефти и растворителя вследствие искривления поверхности контактов и образования гравитационных языков.

Оптимальный размер оторочки, необходимой для сохранения ее сплошности до подхода фронта вытеснения к эксплуатационным