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

чив, если отношение подвижности вытесняющей жидкости Мз/, к подвижности вытесняемой жидкости больше единицы [8J.

Вывод зтого критерия основан на допущении о том, что процесс вытеснения устойчив, если абсолютная величина градиента потенциала в начальной зоне (вытесняющая жидкость) выше абсолютной величины градиента потенциала в удаленной зоне (вытесняемая жидкость).

Используя закш Дарси для каждой зоны, получаем критерий устой-чшости:

/>1. (3.12)

что при Vl = Vi приводит к требуемому результату.

Следует отметить, что принятое здесь допущение о несжимаемости участвующих в процессе вытеснения жидкостей справедливо при термическом воздействии не для всех областей нефтеносного пласта. Правда, локальные вариации давления достаточно малы везде, за исключением призабойных областей.

Подобный анализ можно провести и при существовании фазовых переходов, когда скорости вытеснягацей и вытесняемой жидкостей различны. Рассмотрим следукяцую, значительно упрощающую реальные процессы модель: вытеснение воды водяным пм. Будем считать, что зона конденсации бескшечно тшкая, а профили насыщения и конденсации имеют форму ступеньки (рис. 3.18). Используя для такого приближения те же допущения, что и выше, а также законы сохранения знергии и массы, можно получить интересные результаты.

Из закона сохранения массы

Р. V,-p.V.-- Фи (р,-р.); (3.13)

где £/- скорость фронта.

Из закона сохранения знергии:

рЛЛг (Т,) = и {Фр,J. (Т.) + (I -Ф) (рс). [Т.-Т.]} , (3.14)

где предполагается, что тепловая знергия единицы объема породы постоянна, а энтальпия единицы массы па отсчитывается от знтальпии единицы массы воды, температура которой Т\ равна температуре пласта.

Рнс. 3.18. Профиля наеыщшня (в) и тсмпериурн (0), имеющие Н1ВД ступсныш:

/ - водяной пар; 2 - вода

Исключая и, ползгчим

\ i (pc).fT.-T07 v Г, , 1-Ф (p<=).[.T.-Tj-i . ф "р.лг.(т.) J--l Ф р...(т.) г

(3.15)

Аналогично, при вытеснении холодной воды нагретсш, темпштура которой Г], их скорости связаны следующим соотношошем:

(рс). [т.-tt]

Ф р, (ti) . (t.)J

•>1

, 1-Ф (pc).IT.-TJ] Ф Р. (Т.).*. (Т.)]

(3.16)

Форвлулы (3.15) и (3.16) можно использовать при сравнении устой-чивоети вытеснения нагретсш водой или насыщенным (или ясе перегретым) водяным паром. Для получения общих оценок устойчивости зтих цюцессов более точно рассчитано соотношение (/ij 2/(1 Vi), исходя в имеющихся термодинамических условий. Для зтого использовали (3.12) при известном отношении к/к. Следует отметить, что при близости величин А;, иА;, приравнивание отношения (/jg V2)l(pii Vi) цевнице дает интересную инфсфмацию о процессе.

Раететы проводили для спедувнцих условий:

давление в слое равно гидростатическому;

Tnaiq>aiypa внутри слоя равна температуре на поверхности земли (20°С);

средний геотермальный градишт равен 3 С/100 м.

Изучались три типа процесса вытеснения (рис. 3.19):

вытеснение из пласта воды с температурой Ti нагретой водой с тшпературой Гз, соответствующей равновеснее температуре при давлении насыщошя, равном пластовому давлению;

вытеснение сухим насыщенным водяным пм (X = 1) при давле-BDI, равном давлению в месторождопш;

вытеснеше перегретым паром с температурой, которая превышает температуру на кривсш насыщения вода-пар.

Иосодя из величины (juj Vi)l(iii Vi), можно утверждать, что вытес-аенне нагретой водой неустойчиво в широком диапазоне термодинами-ческях условий вне зависимости от глубины залегания пласта, так как отвошйше (jLi2 V2)l(lii Vi) изменяется всего лишь в два раза при изменении давления от 1 до 200 бар. Вытеснеше водяным паром более устойчиво, чем нагретой водой, в том же диапазоне температур, хотя усидчивость уменьшается с ростом глубины залегания пласта. Необходимо отметить с рассматриваемой точки зрения преимущество закачки Перегретого пара в основном вследствие значительного возрастания

вязкости и удельного объема при увеличении температуры. Так, при Д>впснии в 25 бар и росте температуры от 250 до 350 °С вязкость и

25 50

5 10 25 50 Давление, бар

Рк. 3.19. рпятннх

m 250 500 ЮОО Глубина, м

н (Pi И2)/(Д1 Kif BqieAeciiopHCiocnJoO,2iq>b ibb хололюй воды:

/ - пч>егре1ым паром; 2 -насмщеииым пч>ом; i - нагретой водой

удельный объем водяного пара увеличиваются на 26 %, а знталышя лишь на 7,7 %, что впечет за собой возрастание / Ki на 46 % и, следовательно, отношения Ola K2)/(/ii Ki) на86%.

Заметим, что в ходе расчетов возникла необходимость в вычислении отношения массовых скоростга потоков в начале и конце рассматриваемой области (рис. 3.20). Получошые результаты хорошо подтверждают качественное описание процессов, данное в разделе 3.1.

Заметное влияние пористости пласта на вытеснение связано с тем, что увеличение теплоемкости пласта влечет за собой (при неизмшности расхода пара) снижение скорости распространения фронта и ооответст-вшно снижение скорости продвижения водяного конденсата (рис. 3.21).

Накшец, необходимо отметить, что принятое приближение поршневого вытеснения, соответствующее резкому переходу от термодинамических условий, существующих внутри пласта, к термодинамическим условиям нагнетания, позволяет оценить лишь общую устойчивость системы фронтов, разделяющих две четко определенные области.

Схематичность принятэто упрощения легко проявляется при рассмотрении нагнетания пара. В зтом случае образуются два фронта: один,