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

ных условиях возможно продвижшие эоны повышенной температуры с неоднородным температурным полем, блиэким к температуре испарения воды при заданном давлении. Подобный хфоцесс носит название сверхвлажного горшия.

Для зтого процесса характерно следующее:

существует конечная водонасыщенность (вода в жидком состоянии) во всем объеме области повышенной температуры;

экзотермические реакции, необходимые для поддержания процесса, протекают во всех точках горячш зоны, где находятся углеводородные соединения и кислород;

вследствие невысокого уровня температур горячей зоны шфопиз не оказывает существенного воздействия, и характер окислительных реакций в зтом случае отличен от реакции горшия при высокой температуре;

не достигается полного вытеснения нефти из обрабатываемой области.

5.1.3. Противоточное горение

Если определить границы горшия и его затухания в направлении перемещения жидкостей и газов в рассматриваемом объеме, то противоточное горение распространяется от центров добывающих скважин к районам с повышенной нефтенасыщенностью (рис. S.3). Таким образом.

Рис. 5.3. Профили температуры (в) и насыщенности (б) прн противоточном гортии:

J - направление распространения фронта; 2 - то же, с учетом тепловых потерь; 3 - направление перемещения воздуха; 4 - вода; 5 - нефть; 6 - газ; 7 -кокс (пунктир - профили с учетом тепловых потерь)

жидкие фракции должны пересечь эону высокой температуры, где углеводороды претерпевают необходимые химические превращения. Наиболее легко окисляемые фракции сгорают в кислороде, а продукты пиролиза образуют остаток (кокс) на пористом коллекторе в областях прохождения фронта горения.

Можно выделить следукяцие эоны, нумерация которых проводится в направлении течшия жидких и газообразных фракций:

Зона 1. Хактеристики пласта в данной эоне имеют исходные значения. Однако через ее объем пропущен воздух, и при наличии в ней повышенной температуры, а также при достаточной реакционной способности нефти в данной эоне могут начаться химические реакции окисления.

Зона 2. Температура в данной эоне возрастает вследствие теплопереноса из зоны 3 - зшы горшия; тепловой эффект начинающихся реакций окисления также способствует повышению температуры. Здесь наблюдаются следующие явления: испарение воды, изначально присутствовавшей в месторождении, возгшка легких фракций и окислительный крекинг ряда углеводородов. Газооазные или жидкие фракции увлекаются к границе зоны i, хотя отдельные соединения образуют углеродистый осадок.

3(жа 3. Зона горения. Температура достигает своего максимального эначшия; при реакциях окисления и сгорания молекул наиболее реак-ционноспособных углеводородов потребляется весь кислород, не использованный в реакциях, протекаихцих в ранее рассмотренных зонах.

Зона 4. Нвсгоревший кокс остается осажденным на коллекторе, жидкости и газы выталкиваются к дальним границам эоны. В принципе тем-пература на всем протяжении эоны должна быть постоянной и равной температуре горения. Однако в реальных условиях наличие тепловых потерь в окружающие породы приводит к снижению температуры при удалении от зоны горения и, соответственно, к повтсфной конденсации фракций нефти, першхедших ранее в газообразное состояние, а также к кондшсации паров воды.

5.2. ФИЗИЧЕСКИЙ

И ХИМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ВНУТРИПЛАСТОВОГО ГОРЕНИЯ

Приняв, что основой методов внутрипластового горшия является возможность осуществления химических реакций в пористой среде, следует сделать вывод о том, что качественный и количественный анализы данных методов должны основываться на понимании физико-химических процессов. Фундаментальные проблемы связаны как с природой и скоростями протекания данных реакций, так и с возникающими при зтом тепловыми эффектами. В лабораторных условиях реакции рассматриваются, как правило, или при постоянной температуре, или при заданном градиенте ее измшения в ходе моделирования продвижения фронта горошя. Теплота сгорания может быть найдена, если известны составы реагштов и продуктов реакции.

Физические процессы, протекающие при вытеснении нефти нагретыми жидкостями и газами, также способствуют повышению эффективности внутрипластового горшия, причем некоторые из них влияют весьма существенно благодаря достижению высокого уровня температуры. Не исключено также появление дополнительных эффектов, возникающих при определенных термодинамических условиях и соотношениях газообразных и жидких фракций.

5.2.1. Основные сведения о протекаинцих химических реакциях

Окисление и горение нефти. В установке для изучения реакционной способности нефти на пористой среде (рис. S.4) образец, насыщенный таким количеством нефти, которое недостаточно для ее гидродинамического вытесншия в рассматриваемом интервале температур, помещают в капсулу из пирекса или кварцевого стекла. Форма капсулы обес-

Рис. 5.4. Эксперимсяпльная успиовка дли изучоня окисления в пористых срсяах (публикации Французского института нефти):

/ - регулятор режимов; 2 - питание нагревателя; 3 - уппотинтельные соединения; 4 - изоляционный кожух; 5 - нагреватель; б - предохранительная диафрагма; 7 - выходы термопц) на регистрирующее устройство; 8 - манометр; 9 -воздух (или азот); 10 - измерительные термопары; 11 - линия уревниваннядавления; 12 - регулирующан термопара; 13 - измерительная капсула; 14 - буферная емкость; 15 - ловушка паров воды (-20 "С); 16 - дроссельные клапаны; 17 - расходомер; 18 - анализатор СО; 19 - анализатор COj; 20 - анализатор Oj; 21 - к регистратору; 22 - линия откачки; 23 - измерительная капсула; 24 - мембрана из спечевяого стекла