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

При вытеснении же значительно более вязких нефтей водой, закачиваемой в пласт при температуре, существенно не превышающей пластовую температуру, нефтеотдача до момента обводнения нефтяных скважин получается низкой. В последующем приходится добывать вместе с нефтью слишком большое количество воды, что ведет к увеличению затрат на разработку месторождения и не приводит к получению необходимой нефтеотдачи.

Заводнение пластов, содержащих нефти повышенной вязкости (свыше 20-50 сПз), оказывается неэффективным еще и из-за того, что вода быстро проскальзывает по наиболее проницаемым слоям

или трещинам, что также

приводит к необходимости прокачки по пласту больших объемов воды, многократно превышающих объем извлекаемой нефти.

Одним из наиболее эффективных способов разработки залежей нефтей повышенной вязкости является вытеснение их из пластов нагретой («горячей») водой, а также паром.

Вытеснение нефти из пластов горячей водой отличается от вытеснения нефти холодной водой в первую очередь тем, что при закачке в пласт горячей воды или пара в нагретой области пласта уменьшается отношение вязкости нефти к вязкости воды, что способствует улучшению условий извлечения нефти из пласта. При этом с ростом температуры уменьшается вязкость не только нефти, но и воды, однако вязкость нефти уменьшается значительнее, чем вязкость воды.

Кроме понижения отношения вязкости нефти к вязкости воды, при закачке в пласт горячей воды или пара расплавляются смолы и асфальтены, частично покрывающие поверхность пород-коллекторов, и, следовательно, происходит гидрофилизация пласта, приводящая к повышению активности капиллярных сил, увеличению скорости капиллярной пропитки и более полному извлечению нефти из линз и блоков пород.

При соответствующих свойствах нефти, пластовом давлении, температуре закачиваемых в пласт горячей воды или пара происходит дистилляция нефти, т. е. выделение из нее более легких фракций и перенос этих фракций в газообразном состоянии в направлении вытеснения. Выделяющиеся из нефти при дистилляции легкие фрак-

Рпс. 99. Зависимость вязкости нефти [х от температуры Т

ции конденсируются перед нагретой зоной, смешиваются с пластовой нефтью, разжижая ее.

Все описанные выше эффекты приводят к повышению нефтеотдачи пластов. Учет всего комплекса этих эффектов при теоретическом рассмотрении процессов вытеснения нефти из пластов горячей водой ju.,c/i3 -и паром довольно сложен. Поэтому рассмотрим про- 80 -цесс извлечения нефти из

пласта горячей водой, принимая во внимание лишь эффект изменения от температуры соотношения вязкостей нефти и воды.

В этом процессе, как и при других воздействиях на пласт теплом, оказываются взаимно связанными тепловые и гидродинамические явления. Теоретическое исследование рассматриваемого процесса осуществляется путем решения соответствующей

термогидродинамической задачи. Эту задачу часто упрощают, разделяя ее на тепловую и гидродинамическую части. Так и будет сделано ниже.

Итак, пусть в прямолинейный пласт, первоначально насыщенный нефтью, закачивается нагретая вода с температурой, сущест-

20 -

Рис. 100. Зависимость вязкости нефти ц от температуры Т

То 2

венно превышающей пластовую температуру. Зависимость вязкости нефти от температуры определяется свойствами нефти. Возьмем зависимости вязкости нефти от температуры, представленные на рис. 99 и 100. Зависимость, показанная на рис. 99, характерна для нефти так называемой «средней» вязкости - при температуре 30° С ее вязкость составляет 20 сПз, а уже при температуре 100° С вязкость оказывается равной 2 сПз. На рис. 100 показана зависимость вязкости от температуры высоковязкой нефти.

Для изучения вытеснения нефти из пласта нагретой водой вна-

Рис. 101. Закачка в пласт теплоносителя:

1 - пласт; 2 - тепло, уходящее в кровлю - подошву пласта

чале рассмотрим тепловую задачу. Можно использовать различную схематизацию процесса распространения тепла. В данном случае

примем очень удобную для упрощенных расчетов схематизацию, согласно которой будем пренебрегать теплопроводностью в самом пласте, а уход тепла в кровлю и подошву пласта будем считать происходящим только в вертикальном направлении и, кроме того, будем рассматривать процесс распространения тепла в пласте в целом.

Согласно этой постановке задачи, температуру Т в самом пласте примем постоянной на участке от входа в пласт до фронта прогрева пласта (рис. 101). При а; > температура также ос-

Рис. 102. Зависимость ф (у) = Ф I - кривая ф (!/); 2 - аппроксимация ф (у)

тается неизменной, равной начальной пластовой Го, так что на участке О а; перепад

температур АГ = Г-Го = const. Из формулы (2.13) второго параграфа этой главы получаем при АГ = const

9к. п =

к-п ><к- п AT

2/fK. П AT

[Хк-п(г-Т)1

hjCI .(Xk. nO

(4.1)

где Ак-п» «к н - теплопроводность и температуропроводность кровли-подошвы пласта.

По мере продвижения фронта нагрева пласта х растет площадь S, по которой происходит утечка тепла из самого пласта в его кровлю и подошву, к моменту времени t темп ухода тепла из пласта в кровлю - подошву д-п будет выражаться интегралом

?K.n = f-

2/ск. п АГ dS [лхк. п {t-x)\

(4.2)

Темп же поступления тепла в пласт определяется формулой

q„=ah АГ

а = срт {1-т) + СзРвт,

(4.3)

где с.,, рт - теплоемкость и плотность пород; Св, Ра и плотность жидкости; т - пористость.

теплоемкость