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

Область применения противоточнся-о горения более ограничена, чем прямоточного.

Б.1.1. СУХОЕ ПРЯМОТОЧНОЕ ГОРЕНИЕ

При сухом прямоточном горении его фронт вытесняет несгоревшие фракции сырой нефти, при этом наиболее тяжелые ее фракции, превратившиеся в углеродистый остаток, неправильно называемый коксом, сгорают в кислороде нагнетаемого воздуха. Область, остающаяся эа фронтом горения, не содержит органических соединений.

Для рассмотрения случая установившегося режима удобно вьщелить четыре основные зоны, н}мерация которых проводится в направлении распространения фронта (рис. S.1).

Зона 1. В этой области пласта уже произошло горение, и она совершенно освобождена от нефти. Нагнетаемый воздух нагревается при контакте с коллектором, что позволяет утилизировать часть тепловой энергии, вьщеляемой при горении. Следовательно, зона представляет собой некий теплообменник, причем температура в ней снижается в направлении к нагнетательной скважине.

Зона 2. Зона горогая. Ю1слород потребляется при сжигании углеводородов и кокса, осажденного на поверхности коллектора. Температура

Ряс. 5.1. Профиля температуры (в) и иасыщенности (0) прн инутршиисювом прямоточном горении:

1 - распространение фронта; 2 - перемещение воздуха; 3 - вода; 4 - газ; 5 - кокс; 6 - нефть

в этой эоне опрздепяется в основном свойствами и количеством твердых и газообразных веществ, хфисутствующих в единице объема эоны.

Зона 3. Зона коксования. Тяжелые фракции, которые не были смещены и не переведены в газообразное состояние, подвергаются пиролизу. Если не вое количество кислорода, поступившего в зону горения, было использовано при окислении, протекает окислительный шфолиэ.

Зона 4. При достаточном падении температуры заканчиваются химические превращения. Через эту зону фильтруются газообразная и жидкая продукция. Здесь наблнщаются следующие явления:

в области, примыкающей к эоне реакций, протекают последовательно испарение и повторная ксжденсация легких фракций нефти и воды, изначально присутствовавшей в месторождении; происходит также конденсация воды, являющейся продуктом химических реакций. Явления испарения - конденсации способствуют ускорению процесса теплоты к дальней границе эоны 4;

в области, где температуртый уровень ниже температуры конденсации воды, возникает зона, характеризуемая эначшием водонасыщенности, превышающим начальное значение водонасыщенности данного место-роукаеша (водяной вал); этот слой проталкивает перед собой вал нефти (зону, характеризуемую повьппенной относительно начального уровня нефтенасыщенностью). Эта нефть очень вязкая, и ее продвижение может привести к закупорке пласта. Вне вала нефти характеристики пласта постепенно приближаются к исходным величинам.

5.1.2. Внутрнпластовое прямоточное горение в сочвтан1М с заводнением

При сухом прямоточном горении значительная доля тепловой энергии, накопленной в коллекторе, теряется в окружакицих породах вследствие теплопроводности. После инициирования сухого горения можно совместить нагнетание в пласт воздуха и воды, что позволяет использовать существенную разность энтальпий воды и водяного пара для отбора тепловой энергии, аккумулщюванной в окрестности нагнетательной скважины, и переносить ее в области перед фронтом горешш.

Если отношение количества нагнетаемой воды к количеству нагнетаемого воздуха не слишком велико, происходит горение (рис. S.2).

В этом случае можно выделить пять э(ж:

Зона 1. Через эту зону уже прошел фронт горения; в ней не содержится или почти не содержится углеводородов. Но так как температура в этой эоне ниже температуры, при которой достигается равновесие жидкость - пар, здесь происходит двухфазное течение. Существенная часть поступившей в пласт воды не достигает фронта испарения.

Зона 2. В этой эоне вода находится в газообразном состоянии и коллекторы насыщены смесью нагнетаемого воздуха и водяного пара. Фронт испарения поступившей в пласт воды располагается на границе между зонами 7 и 2, где градиент температуры имеет большое значение.

зона 1 j зона 2 [ J j зона ч

зона 5

Рис. 5.2. Профнли температуры (в) и насыщенности (0) при илажном приметочном гороши:

1 - фронт парообразования; 2 - фронт горения; 3 - фронт конденсации; 4 - вода; 5 - кокс; 6 - газ; 7 - нефть

Зона 3. Зона горения. Кислород расходуется при сжигании невытес-ненных из зоны углеводородов и кокса, осевшего на стенках коллектора на границе данной зоны с з(жой 4.

Зона 4. Зона парообразования - конденсации. Температура зтой зоны слабо отличается от температуры парообразования воды. Здесь реализуется постепенная конденсация паров нагнетаемой в пласт воды, а также воды, являющейся продзом химических реакций. С другой стороны, легкие и средние фракции нефти испаряются и уносятся на границу с зоной 5. При достаточно высокой температуре возможны химические реакции (см. раздел S.2.1).

Зона 5. На границе с зоной парообразования - конденсации наблюдается резкое падшие температуры вследствие наличия слоя воды, за которым располагается слой нефти. За зтой областью характеристики пласта приближаются к своим исходным.

При увеличении отношения количества закачиваемой воды к количеству закачиваемого воздуха тепловая знергия, выделяемая при сжигании и запасаемая коллектором на внутренних участках фронта горения, становится недостаточной дпя испарения всей массы поступившей в пласт воды. Зоны повышенной температуры (зоны 2 и 3) становятся все более и более узкими и, наконец, исчезают. Однако при опредепен-