CC BY
102
УДК 533.1
И. А. Кондратьев, Н. Р. Батраков, А. В. Радаев,
А. Н. Сабирзянов, А. А. Мухамадиев, Р. Р. Галимзянов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВОДОГАЗОВОГО
ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ ВЫТЕСНЕНИИ ВЯЗКИХ НЕФТЕЙ
Ключевые слова: водогазовое воздействие, сверхкритический флюид, трудноизвлекаемые нефти.
Создана экспериментальная установка для исследования процессов вытеснения трудноизвлекаемых нефтей с помощью сверхкритических флюидов. Проведены пробные опыты по исследованию процесса вытеснения нефти с помощью диоксида углерода при давлении 55 атм и температуре 32 0С. Разработана методика проведения опыта по водогазовому воздействию на пласт.
Keywords: water alternative gas impact, supercritical fluid, hard-recovery oil.
An experimental setup for the study of hard oil displacement processes using supercritical fluids. Trial conducted experiments on the process of oil displacement by carbon dioxide at a pressure and temperature. The technique of the experiment on water-gas stimulation.
Введение
Водогазовое воздействие (ВГВ) считается в настоящее время одним из наиболее эффективных методов увеличения нефтеотдачи пластов на поздней стадии разработки месторождения, характеризуемой увеличение доли трудноизвлекаемых нефтей. Их доля в настоящее время в Росси составляет 55 %, а в Республике Татарстан приближается к 85 % [1]. Требуется применение новых технологий добычи такой нефти, которые позволят преодолеть пороговые ограничения, характерные для традиционных технологий добычи нефти [2] и удовлетворить новым лицензионным требования по коэффициенту извлечения нефти (КИН более 25 %).
Проведенный обзор промыслового применения водогазового воздействия показывает, что к настоящему времени оно реализовано на значительном числе месторождений в России (Ромашкинское, Самотлорское, Средне-хулымском и т.д.), а также на месторождения, расположенных в США, Канаде и Аргентине. Эффективность водогазового воздействия зависит от большого количества факторов: пластовые условия, свойства пластовых флюидов, режимных параметров вытесняющего агента. С целью учета приведенных параметров требуется проведение экспериментальных исследований по водогазовому воздействию на физической модели нефтяного пласта. Анализ экспериментальных методов исследования ВГВ [3-6] показал, что требуются новые экспериментальные данные по процессу вытеснения вязких и высоковязких нефтей, поскольку значительная доля трудноизвлекаемых нефтей приурочена именно нефтям вязкостью более 30 мПа-с. С этой целью создана экспериментальная установка, приведенная на рис. 1 [7].
Методика проведения исследований
Проведение эксперимента начинается с вывода экспериментальной установки на рабочий температурный режим. Контроль за постоянством температуры по длине кернодержателя ведется с помощью 9 термопар 12, подключенных через ПМТ к цифровому милливольтметру В7-35. Установка готова к работе после выхода температуры кернодер-
жателя на стационарный режим. Температура газа, подаваемого в кернодержатель, поддерживается с помощью термостата 19.
Перед началом эксперимента регулятор давления 37 (рис. 1) настраивается на рабочее давление опыта с помощью регулировочного устройства 38. Регулирование производится согласно показаниям манометров 4 и 16, расположенных на входе в кернодержатель 18 и на баллоне 3 соответственно. В этот момент вентили 13, 30 и 39 закрыты, а вентили 14 и 40 открыты. До начала опытов вентили 13, 14, 40, 30, 39, 22, 23 и 27 закрыты. Проведение эксперимента начинается с открытия вентилей 13, 14, 30 и 39. По достижении необходимого давления в модели пласта открываются вентили 22, 23 и 27, установка переводится в режим непрерывной фильтрации. При этом измеряется давление и температура по длине пласта с помощью образцовых манометров 5-7 и хромель-алюмелевых термопар соответственно (рис. 1). Перед попаданием в сепаратор смесь проходит через специально разработанный термостатируемый дроссельный вентиль 22, в котором происходит понижение давления и температуры газа до субкритических значений. Давление и температура контролируются установленными на сепараторе образцовым манометром 29 класса точности 0,4 (рис. 1) и двумя хромель-алюмелевыми термопарами.
Смесь, выходящая из кернодержателя 18, подается непосредственно в верхнюю часть аппарата. Диоксид углерода через вентиль 27 попадает в приемный баллон 26, устанавливаемый на электронные весы, и производится взвешивание баллона 26 с погрешностью измерения ±50 г. По окончании взвешивания СО2, находящийся в баллоне выпускается в атмосферу либо поступает на рецикл и производится повторное взвешивание пустого приемного баллона на весах. Для более точного определения массы диоксида углерода, находившегося в приемном баллоне, определяется масса газа, оставшегося в приемном баллоне после стравливания его по уравнению состояния идеального газа. Вытесняемая нефть накапливается в нефтесборнике 25, откуда сливается в мерную мензурку для определения объ-
ема и массы. С этой целью открывается вентиль 36, и нефть поступает в мерную мензурку, взвешиваемую на электронных весах с погрешностью 0,5 г.
Рис. 1 - Схема экспериментальной установки: 1 -компрессор мембранный; 2 - баллон промежуточный; 3 - баллон рабочий; 4, 5, 7, 16, 17, 29, 41 -манометры образцовые; 6 - блок манометров; 8 -баллоны накопительные; 9-14, 22, 23, 27, 28, 30, 39, 40,42,47-50 - вентили высокого давления; 15 -тройник; 18 - кернодержатель; 19 -термостат; 20, 21 - гильза; 24 - сепаратор; 25 - сборник нефти; 26 - баллон приемный; 31 - весы электронные; 32 -насос вакуумный; 33 - сосуд разделительный; 34 -вентиль напускной; 35 - вентиль вакуумный; 36-вентиль сливной; 37 - регулятор давления; 38-регулировочное устройство; 43 - термостат; 44 -узел донасыщения; 45 - узел перенабивки (вибростенд); 46 - парогенератор; 51 - насос плунжер-
По завершении эксперимента закрываются вентили 22, 23, 27, 30 и 39. Отключается термоста-тирование кернодержателя 18, останавливается термостат 19 и сбрасывается давление в модели пласта ослаблением одного из резьбовых соединений. На основании взвешивания баллона 3 до и после опыта, газа в приемном баллоне 26 и нефти в неф-тесборнике 25 составляется материальный баланс процесса вытеснения нефти по каждому компоненту в отдельности.
Проведение пробных опытов
На экспериментальной установке проведены пробные опыты по определению зависимости КВН от объема нагнетаемого в пласт СО2, на изотерме 320С при давлении 5,5 МПа, пористости 36,4%, проницаемости пласта 530 мкм2. Результаты пробных опытов представлены на рис. 2.
Максимальное отклонение опытных данных, полученных в настоящей работе, от приведенных в работе [9,10], не превышает 12 %. Наблюдаемое согласие указывает на надежность выбранной методики проведения эксперимента и корректность выбора модели нефти.
Рис. 2 - Зависимость КВН от объема нагнетаемого диоксида углерода на изотерме 32 0С при давлении 55 атм. 1 - [8]; 2 - настоящая работа
Литература
1. Высоковязкие нефти и природные битумы: проблемы и повышение эффективности разведки и разработки месторождений // Международная научно-практическая конференция.-5-7 сентября 2012.
2. Сургучев М. Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов / М.Л. Сургучев.- М.: Недра, 1985.- 313 с.
3. Макатров А.К. Физическое моделирование водогазового воздействия на залежи нефти в осложненных горногеологических условиях автореф. дис. к-та техн. наук / А.К. Макатров.- Уфа, 2006.- 24 с.
4. Степанова Г.С. Газвые и водогазовые методы воздействия на нетяные пласты.- М: Газойл пресс, 2006.-200 с.
5. Егоров Ю.А. Разработка технологии водогазового воздействия с использованием насосно-эжекторных систем для повышения нефтеотдачи пластов. - Дис. ... канд. техн. наук. - М., 2006. - 169 с.
6. Телков В.П. Разработка технологии водогазового воздействия на пласт путем насосно-эжекторной и насосно-компрессорной закачки водогазовых смесей с пенообразующими ПАВ. - Дис. ... канд. техн. наук. М., 2009. -168 с.
7. Радаев А.В. Экспериментальная установка для исследования процесса вытеснения нефти при термобарических условиях реальных пластов с использованием свехкрити-ческих флюидных систем / А.В. Радаев, Н.Р. Батраков, А.А. Мухамадиев, А.Н. Сабирзянов / Вестник Казанского технологического университета.- Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2009.-№ 3.- С. 96-102.
8. Orr F.M. Carbon dioxide flooding for enchanced oil recovery: promise and problems // F. M. Orr, J.P. Heller, J.J. Tuber // JACCS.- 1982.- № 10.- vol. 59.-P. 810-817.
9. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л. «Энергоатомиздат», 1985. 248 с
10. Зайдель А.И. Погрешность измерений физических величин. Л. «Наука». 1984. 112 с.
© И. А. Кондратьев - асп. каф. теоретических основ теплотехники КНИТУ, i.a.kondratev@gmail.com; Н. Р. Батраков - вед. инженер той же кафедры, Nuris.batrakov@gmail.com; А. В. Радаев - к.т.н. доц. той же кафедры, radaev_neftianik@mail.ru; А. Н. Сабирзянов - д.т.н., проф. той же кафедры, sabirz@kstu.ru; А. А. Мухамадиев - к.т.н. доц. той же кафедры,
mukhamadiev_a@mail.ru; Р. Р. Галимзянов - студ. КНИТУ.
