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 99 100 101 102 103 104 105 [ 106 ] 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

Рис. 6.13. Эанисямость беэри»-мерной величины количестви иытес-иениЫ1 нефти 5 от доли объема, прой-денного фмжтом горении, для двух эниений коэффициента охвата иытес-нением по толдинехЯ

О 42 а,В ЦдхЕу

При широкомасштабных работах вся вытесняемая нефть обычно извлекается на поверхность. Однако на небольших объектах объемы вытесненной и ювлеченной нефти существенно отпичакпся и даже возможно получение козффициттов охвата, превышающих единицу, вследствие извлечения нефтн из областей, охваченных тепловым воздействием, но находящихся за пределами участка, ограничошого добываихцими скважинами.

Извлечение воды. Количество воды, поступажхцей из зоны, прой-дошой фронтом горения, равно сумме количеств пластовой воды и воды, образующейся 1фи горении.

Масса воды, получаемая 1фи сжигании одного грамма топлива, непосредственно находится ю стехиометрического соотношения реакции (65). Легко показать, что отношение массы получаемой воды к массе сгоревшего топлива равно

т. дх т, 12+х

(6.64)

где x - атомное отношение водород/углерод топлива.

Следовательно, объем получаемой при сгорании воды, отнесенный к единице объема пласта, обработанного горошем, составляет (м/м)

/уЛ 0,009 л; /ж,

\v i2+x\v

(6.65)

где imJv)rB [кг/м*].

При стандартных условиях плотность воды равна 1000 кг/м, тогда если плотность кокса = 1000 кг/м, то

\vjr 12 + x\v/r

(6.66)

с другой стороны, если часть т воды, находившейся вначале в зоне, не подвергавшейся горению, вытеснена, объем вощлиgjl(h„ Ар), вытесненной нз единицы объема пласта, где осуществляется горение, определяют следухшшм образом:

• ЕнЕу

АпА,

ТГГх I + - • (6.67)

При сухом горении можно положить г = О и считать, что вся вытесненная из зоны горения вода является продуктом реакции [6.29]. При рассмотрении влажного гороши следует учитьшать тот факт, что нагнетаемая вода частично извлекается на поверхность, а частично остается в пласте, в том числе и в зоне после прохождошя фронта горения.

6.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВНУТРИПЛАСТОВОГО ГОРЕНИЯ

6.3.1. Воспламенение

Как показано в гл. S, скорость окисления сырой нефти при нормальной температуре пласта мала, но возрастает 1фи 150-200 "С. Позтому для обеспечения надежности поджога пласта необходимо создать условия для повышения температуры в 1физабойной зоне зажигательной скважины. Однако в некоторых случаях окисление, протекающее 1фи норь1аль-ной пластовой температуре, 1фиводит к выделению теплоты, достаточной для непрерывного разогрева пласта и в результате к инициированию горения.

Самовоспламенение. Тепловая мощность, выделяемая в элементарном объеме при реакции окисления, равна произведению скорости реакции I/ на теплоту, выделяемую 1фи окислении Q. Бели она превышает тепловые потери в окружающую среду, то температура возрастает, скорость реакции окисления увеличивается. Если знак теплового баланса не изменяется, то рост температуры вызывает через некоторое время саьювоспламедение нефти вблизи нагнетательной скважины, где концентрация кислорода максимальна. Это существенно ограничивает возможности использования противоточного горения (см. раздел 5.4.1).

Для изучения явлений, оредшествующих саьювоспламенению, можно воспользоваться теорией теплового взрыва. Пусть - начальная абсолютная температура пласта. Представим зависимость тепловой мощности q от абсолютной тоипературы (рис. 6.14). В интервале температур, 1фи которых протекает строго опредеденная химическая реакция, количество высвобождаемой теплоты возрастает экспоненциально с увеличением Т, а количество теряемой теплоты пропорционально Т - Т. Если тепловые потери, начиная с температуры Ту, твревышяип тепловой зффект реакции, то температура среды, поднимаясь, стабилюируется затем на

Рк.б.14.14>1

I схема 11В1щн1фова11Ш самовоспл

а - кривые теплового эффекта реакции и тепловых потерь; б - изменение температуры во времени;

01: кривые 1.2 - нет воспламенения; 62,63: кривые 3,4 - инициирование

уровне Ti (кривая 1). Если же 1фямая, представляющая график тепловых потерь, лежит ниже критической кривой 2, то через некоторое время произойдет самовоспламенение (кривые 3,4).

Аналитически тфиближенная оценка времени задержки воспламенения tg может быть получена в том случае, если тепловые потери в среду, ограничивающую эпемоггарный объем пласта (посредством теплопроводности и конвекции), малы по сравнедию с теплотой реакции; тфи зтом почти вся теплота расходуется на увеличоше температуры среды, объемная теплоемкость которой равна (рс)*. Если 7} - температура, необходимая для инициирования реакции горедия, то время задержки воспламенения в адиабатических условиях tg определяется следующим интегралом:

J /-i(pc)*dT

Скорость реакции потребления кислорода I/ в условиях низкотемпературного окисления можно получить из соотношения (5.6), те Mq - масса кислорода, выраженная в грамм-молях:

U---L±!ф.p .

(6.68)

Mo, "

Если подставить выражение для 1/ в (6.68), получим интеграл, не имеющий простого аналитического решения:

(рс)*Мо. АоФр.5.£,0

E/RT

е dT