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

торое количество метана или другого горючего газа. Этим можно регулировать и температуру горячей зоны. Минимальные тепловые потери, а следовательно, минимальный расход горючего и максимальный экономический эффект процесса обеспечивается предельно высокими темпами нагнетания воздуха при предельно низкой температуре горения.

20 40 "tlS го 40 15Ш zo 40 Ш 20 40 nas 20 40, (Sffl ZB 40

Рис. 46. Температурные профили передвижного очага горения в модели пласта, питаемого извне газовоздушной горячей смесью.

Еще проще воспламеняется в пористой среде горючая смесь с помощью электрозапала. Для этого в скважину опускают электрозапал (электронагреватель малой мощности), засыпают его песком и в процессе нагнетания газовоздушной смеси включают электрозапал на несколько минут. Образовавшийся вокруг электрозапала очаг горения заносится потоком горючей смеси в пласт. Однако, как вытекает из оценочных расчетов, для тепловой обработки 1 пласта необходимо перекачать через него около 2000 воздуха (нормальные условия). Если в обработанном кубическом метре пласта содержится в лзгчшем слзгчае 100 кг нефти, то воздушно-нефтяной фактор процесса будет не меньше 20 ООО м/т. Это свидетельствует о низкой рентабельности процесса воспламенения пласта вообще. Только в редких случаях высокопроницаемых коллекторов можно перекачивать через пласт такие большие количества воздуха при не очень высоких давлениях в реальные сроки.

Поскольку остаточная нефть вытесняется водяным паром в десятки раз быстрее, чем огнем, в нефтедобывающей промышленности воспламенение пласта будет играть, видимо, подчиненную роль как средство для предварительного разогрева призабойной зоны пласта для последующей тепловой обработки пласта паром, образующимся в горячей зоне из нагнетаемой в пласт холодной воды.

§ 5. ТЕРМОЛИШТ После закрытия многих фонта-

нирующих скважин минеральных вод Грузии (на месторождениях Боржоми, Сухуми и др.) устьевое давление с течением времени снижается, а статический уровень воды в скважине стабилизируется значительно ниже устья, хотя при самоизливе устойчивые дебиты воды без признаков свободного газа нередко превышают 1000 м/сутки.

Искусственный вызов притока в таких скважинах приводит опять к устойчивому самоизливу, причем дебит скважины медленно увеличивается, приближаясь постепенно к максимальному значению, характерному для данной скважины. С ростом дебита увеличивается и температура воды на устье скважины. С момента стабилизации температуры воды на выкиде устанавливается и дебит скважины.

Таким образом, существует связь между температурой воды в стволе скважины и ее дебитом. Здесь, очевидно, встречаемся с механизмом фонтанирования, который по терминологии нефтяников следовало бы назвать термолифтом.

Подобные явления наблюдаются и при фонтанировании нефтяных скважин. В некоторых случаях, особенно в процессе исследования высокодебитных скважин, изменения температуры столба жидкости в скважине играют, несомненно, существенную роль, искажая индикаторные кривые и кривые восстановления.

Влияние температуры на дебит скважины покажем на нес.чож-ном примере жесткой пластовой системы с постоянным далением на контуре в области существования закона Дарси. Тогда дебит скважины зависит лишь от забойного давления и определяется простым соотношением

GKAp, (XI. 41)

где G - дебит в кг/сек; К - коэффициент продуктивности в см/сек; Ар - депрессия в кГ/см.

Пусть статический уровень столба воды с распределением температур согласно геотермическому градиенту находится ниже устья на глубине h. При глубине залегания кровли пласта Н повышение уровня жидкости в стволе скважины за счет нагревания будет следующее

АЯ = р(Я-й)АГс, (XI. 42)

где Р - объемный коэффициент теплового расширения жидкости за вычетом теплового расширения труб в °С~; АТс - среднее по стволу скважины повышение температуры в °С.

Если не учитывать гидравлических потерь давления в восходящем потоке жидкости, то изменение забойного давления с началом перелива будет определяться превышением столба жидкости (АН - - h) над устьем скважины

АР = уо[Р(Я-й)АГс-й], (XI. 43)

причем Yo - средний объемный вес жидкости в геотермических условиях в кг/см.

Статический уровень жидкости подходит к устью, когда

Например, при глубине скважины 3000 м и статическом уровне h = 15 м, принимая во внимание средний коэффициент теплового расширения воды в пределах температур от устья (г=«20°) до забоя (я«100°С) порядка р = 4-10-4° С-1, находим по формуле (XI. 44) АГо = 12,6° С.

Используя (XI.41), (XI. 43) и (XI.44), вычисляем дебит самоизлива G-Kyo{H~h){ATc~ATo). (XI. 45)

Для устойчивого перелива требуется, очевидно, такой дебит G, который обеспечивает необходимое повышение температуры столба жидкости в скважине. В период возбуждения скважины отбор жидкости обеспечивается механическим подъемником, например с помощью погружного центробежного насоса. Нарастание температуры в стволе скважины при постоянном отборе происходит непрерывно, и при неограниченном времени отбора жидкости температура на выкиде приблизится к забойной. Тогда предельное повышение средней температуры столба жидкости в скважине будет

Ам = (XI-6)

где Г - геотермический градиент в °С1см.

Таким образом, верхний предельный дебит самоизлива может достигать значения

G = i-Z YoP (Я - h) (ГН - 2АГ„). (XI. 47)

Пусть, например, К = 1 см1сек, что соответствует суточному дебиту 86,4 на 1 кГ/см падения забойного давления, уд = 0,98 X Х10- кГ/см и Г = 3,33-10-* °С/сле. Тогда при ранее принятой глубине скважины Н = 3000 м ж h = 15 м получаем из (XI. 43), (XI. 46) и (XI. 47) АТ = 50°С; АН = 180 м, Ар = 16,1 кПсм; = 5,4 кг/сек или 565 т/сутки.

Предельная производительность термолифта, определяемая формулой (XI. 47), характеризует его потенциальные возможности. На практике она не досягаема даже после очень длительной работы скважины ввиду неизбежных гидравлических потерь в трубах, которые мы не учитывали в расчетах. Практический интерес представляет характер нарастания производительности термолифта- во времени. Поскольку до сих пор нет точных решений задачи для средней температуры восходящего потока жидкости в стволе скважины, воспользуемся приближенным выражением (VIII. 39), которое перепишем