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

Однако можно допустить, что в течение времени задержки воспламенения теплоемкость единицы объема (рс) * не измшяется и парциальное давление кислорода в нагнетаемом воздухе остается практически постоянным и равнымР02. / интеграл принимает вид типа d{--)

и его решение представляет собш ряд, сумма первых двух членов которого позволяет получить точность, превышающую один процент [6.43], т.е.

(pc)*Mo,E/R П/RTy /RT\»

Т/ (6.69)

Члены, содержащие температуру воспламшения 7} (Г,- « 200 "С), малы относительно члоюв, содержащих Г. (температуру пласта), и ими можно пршебречь [6.43].

Тогда

t (рс)*МоД; (I + 2rt,/E) E/RT

*~ АоФр.8.02., QE/R * " (6.70)

Для нахождения tg необходиью знать кинетику реакции и ее экэо-термичность. Как было показано в разделе S.2.2, скорость окисления сырой нефти в пористсш среде легко определяется в лабораторных условиях. С другой стороны (см. раздел 2.2.4), значошя теплоты реакции окисления Q зависят от получаемых продуктов реакции (вода находится в жидком состоянии:

Q « 105 ккал/моль О2 для реакции полного сгорания или образования углекислоты;

Q « 90 ккал/моль О2 для реакции образования СО, альдегида, кетона;

С « 80 ккал/моль О2 для реакции образования спирта;

Q » 30 ккал/моль О2 для реакции образования перекиси водорода.

Так как гидроперекиси стремятся к разложению и образованию иных продуктов реакции окисления, Q обычно измшяется в пределах от 80 до 105 кка}моль02 (или от 335 до 440 кДж/моль О2).

Более точно время задержки воспламтения рассчитывают при использовании одноьюрной численной модели (линейной или радиальной) с учетом теплообмена, обусловленного тешняхроводностью и конвек-

Еслн тйшота реакцяи отнесена к случаю получения ионы и лцюобразном состоянии, следует вычесть следукяцие вепипны (см. раздел 2.2.4):

7 ккал/моль О2 для реакции полного охфания или образования углекислоты; 10,5 ккал/моль О2 для реакции образования СО, алвдегяда или кетона.

SO 50

Температура пласта, *С

Рнс 6.15. Резульпш расчеп цвиеян задержки на основе аналиппеской модели (финая i), ураввсвие (6.71); на основе численной модели (фиваи 2)

цией [6.44]. В зтом случае первод задержки определяется как время, необходимое для роста температуры в одном из обьемов пространства до 210 "С (рис. 6.15). Рассмотрим результаты расчетов дпя радиального течшия нефтн, обладающей средней реакционной способностью к окислению, и пористой среды с повышенной пористостью. Был выбран следующий вид связи между нормадьной температурой пласта Tf и давлением р в зоне воспламенения:

т, = 2з + о,з±2<ч: .

Расстаякие, м

Рис. 6.16. Темпатуряые профили а пласте в период г 1НИЯ [6.44]. Расход яагнетаемого воздуха: 41,7 им /ч-м;

менснхя пп охпслиемости

апаэдываиня воспла-пефгь q>eAHefl степе-

1Сак можно видеть, различие между величиной tg, полученной аналитически, и tg, рассчитанной на численной модели, мало 1фи незначительном периоде самовоспламенения, но начинает увеличиваться при продолжительности задержки воспламенения. Превышающей 10 сут. Расход воздуха слабо влияет на tg. Экспоненщ1а,чьный характер возрастания в конце периода задержки воспламенения виден на рис. 6.16. Воспламенение происходи! вблизи скважины, 1фичем расстояние между скважиной и центром воспламенения возрастает 1фи увеличении расхода воздуха [6.44]. После воспламеношя фронт горения обычно начинает перемещаться в сторону скважины, и лишь спустя некоторое время направление его движения измшяегся на обратное и начинает совпадать с направлением перемещения воздуха. В течение первоначального периода поджога необходимо следить, чтобы скважина прогревалась (см. раздел 63.4).

Самовоспламенение наблюдалось на ряде месторождений (табл. 6.2); вполне возможно, что нефть калифорнийских месторождений (США) обладает {ювьпиенной реакционной способностью, что облегчает самовос-пламшение [6.42]. Обычно время задержки воспламенения для месторождений с температурой 50-450 °С составляло около 12 сут. Самовоспламенение часто происходит в пластах, залегакяцих на глубинах более 1000 м, для которых характерны повышенные температура и давление. И наоборот, в пластах, залегающих на малой глубине, часто 1фиходится 1фибегать к инициированию горения техническими и химическими средствами (принудительное воспламенение).

Принудительное воспламенение. Для принудительного воспламенения достаточно разогреть 1фИзабойную зону нагнетательной скважи-