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

= 0,3 • 100-0,53-0,7-16700 = 185000ккал/ч холода, т. е. примерно столько же калорий холода, сколько калорий тепла получаем при нагнетании жидкости. Однако осуществление замораживания забоя более сложно, чем нагревание. Для этой цели требуются мощные дожимные компрессорные агрегаты и тщательная очистка газа, чтобы избежать закупорки дроссельного приспособления.

ВНУТРИПЛАСТОВОЕ В случае нагнетания газа

ЗАМОРАЖИВАНИЕ шиств С ВЫСОКИМ перепадом

давлений возникают реальные возможности для образования внутри пласта холодного кольца заданного диаметра вокруг скважины при сохранении нормальной температуры стенок ствола скважины, что было раньше доказано теоретически.

Явление внутрипластового охлаждения при интенсивном нагнетании в пласт может оказаться в определенных условиях очень полезным, например, при необходимости устойчивого замораживания пластовых вод на определенном расстоянии от забоя скважины, для временной закупорки продуктивных зон, для создания «сухих» зон определенного диаметра при прохождении шахт, при проведении многократного гидроразрыва в отдаленных участках пласта и др.

Рассмотрим механизм внутрипластового замораживания пласта при нагнетании газа. Нагнетаемый в пласт сухой газ с нормальной забойной температурой сразу же оттесняет воду от стенок скважины в глубь пласта. В призабойной зоне остается некоторая остаточная водонасыщенность, не препятствующая свободной фильтрации газа. Температура в призабойной зоне пласта с ростом расстояния от забоя постепенно понижается. Установившаяся часть кривой распределения температур вокруг забоя скважины до точки минимальной температуры соответствует кривой распределения давлений. Когда зона холода, распространяясь со скоростью конвективного переноса, перейдет через точку нулевой температуры, за пределами этой точки в пласте образуется кольцо замерзания воды, наружный диаметр которого постепенно увеличивается. В пределах зоны замерзания остаточная пластовая вода замерзает, но пути фильтрации для газа остаются все еще открытыми. После наращивания наружного диаметра кольца замерзания до требуемых размеров прекращают нагнетание газа и пластовая вода, устремляясь обратно к забою скважины, попадает снаружи в зону замерзания, где превращается в ледяную стенку, обволакивающую призабойную зону непроницаемым кольцом. Наружным радиусом зоны замерзания задаются в зависимости от количества израсходованного газа; внутренний радиус зоны замерзания зависит от исходной температуры газа у стенок скважины и крутизны воронки депрессии, т. е. от темпов нагнетания газа и проницаемости пласта. Изменение внутреннего радиуса зоны замерзания достигается путем изменения исходной температуры нагнетаемого газа на забое скважины. Например, для уменьшения зтого радиуса следует понизить температуру газа, что

проще всего осуществляется предварительным дросселированием газа в забойном приборе. Таким образом, при необходимости можно уменьшить внутренний радиус зоны замерзания до радиуса стенок скважины.

Для временной закупорки нефтяных или газовых горизонтов следует предварительно перед охлаждением закачать в призабой-ную зону пласта определенное количество воды или нефти, застывающей в низких температурах, чтобы создать условия для образования непроницаемой стенки в холодной зоне, после чего можно приступить к созданию зоны замерзания.

Замерзание призабойной зоны пласта создает очень благоприятные условия для улучшения технологии гидроразрыва пласта. Во-первых, в этих условиях в качестве жидкости разрыва можно применять техническую воду, которая в холодной зоне замерзает и раскрывает трещины; во-вторых, операцию гидроразрыва можно выполнять одним агрегатом, поскольку лед в холодной воде закупоривает все проходные каналы и нет надобности форсировать нагнетание для повышения давления разрыва, и, наконец, процесс гидроразрыва совершается многократно, так как вода в каждой новой трещине замерзает и трещина расклинивается льдом, давление нагнетания повышается до образования новой трещины и т. д. Таким образом, в замороженной зоне пласта должна образоваться система трещин разрыва, существенно повышающая проницаемость пласта.

Для наглядного представления эффекта внутрипластового охлаждения покажем распределение температур в пласте через 1 год нагнетания метана в скважину для следующих реальных условий: Го = 10 см, Ср = 0,531 ккал/кг-"С, уо = 0,66 кГ/м, Сц = = 650 ккал/м-"С, h= Юм, р = 0,015 спз, /ср = 0,03 д, Qo = = 2,0 • W M/сутки, т = 0,2, рп = ЮО кГ/см\ = 27° С = = 300° К, а, = 0,046.

В соответствии с принятыми исходными данными вычисляем

= 3680 кгУсм; SeI = 0,04 сек-; = 22,5 сек~

Забойное давление после одного года нагнетания по формуле (VI. 62) достигает уровня

Рз (t) = Y100 + 1840 In (22,5 • 365 • 86 400) 218 кГ/см\

Радиус пояса минимальной температуры в пласте по формуле (VI. 55)

/•„ = 0,1 Ки-0,04-365-86 400 112,1 м. Давление в точке /•„ по формуле (VI. 58)

р (7-„) = У 218 - 3680 In 147,5 кГ/см

Следовательно, перепад давлений, связанный с дроссельным эффектом,

Api „ = 218 - 147,5 = 70,5 кГ1см\

Перепад давлений, влияющий на адиабатический эффект упругого сжатия, Apg= +47,5 кГ/см.

Поскольку данный расчет является иллюстративным и не претендует на высокую точность, вычислим значение интегрального коэффициента Джоуля - Томсона по схеме И. А. Чарного [771

30 25 20 15 Ю 5 О -5

Ю 20 30 40 .iO N 70 80 30 ЮО М 120 130 140 НО

Рис. 45. Распределение температуры в пласте после длительного нагнетания газа с избыточным давлением р = 70,5 кГ/сл», (? = МО м/сутки.

на основании уравнения Ван-дер-Ваальса. Для метана = = -0,436 °С/ат при исходной температуре 27° С. Соответственно условиям задачи = -0,046-е 0,02° С/ат.

Теперь можно вычислить по формуле (VI. 60) температуру пласта на расстоянии 112 м от скважины после одного года нагнетания

Т = 21- 0,436 • 70,5 + 0,02 • 47,5 = - 2,9 °С.

На рис. 45 показана расчетная кривая распределения температур внутри пласта. Выделяется относительно широкий пояс отрицательных температур шириной 50 л« от = 60 л« почти до = 112,5 м с последующим резким переходом к начальной температуре пласта в зоне г >. Tg.

НАГНЕТАНИЕ ГОРЯЧИХ ВЫТЕСНИТЕЛЕЙ В ПЛАСТ

Тепловая обработка промышг ленных площадей нефтяных залежей осуществляется путем конвективного переноса тепла в пласте различными теплоносителями. Эффективность теаловой обработка пласта зависит в основном от темпов нагнетания и качестжа