CC BY
11
© В.Б. Соловьев, H.H. Смирнова, Е.В. Гончаров, 2012
УЛК 622.831.325.3.
В.Б. Соловьев, H.H. Смирнова, Е.В. Гончаров
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ПРДУКТИВНОСТИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН
Рассмотрены вопросы оценки влияния водопритока и нормальной скорости горения слоя твердотопливной смеси в зависимости от весового соотношения компонентов, участвующих в реакции окисления при термогазодинамическом воздействии на прискваженную зону нефтяных скважин.
Ключевые слова: водоприток, нормальная скорость горения, термогазодинамическое воздействие.
Работы по совершенствованию технологий воздействия на прискважинную зону с целью повышения нефтеотдачи ведутся в различных направлениях! 1, 2, 3]. К основным относят: изменение давления в скважинах; воздействие на массив с целью увеличения проницаемости, повышение температуры массива горных пород в прскважинной зоне; снижение вязкости нефти, изменение напряженно-деформационного состояния массива, использование фазовых превращений и химических преобразований.
В СПГГИ на протяжении ряда лет ведутся исследования по развитию термохимического метода интенсификации нефтепритоков основанного на генерации парогазовой смесью высокого давления и температуры при химических реакциях окисления угле-родсодержащих продуктов и твердых окислителей на основе калийных и аммиачных селитр. При реакциях окисления развивается высокая температура достигающая 1000 °С и образуется газовая (парогазовая) смесь с давлением до 90 МПа.
Основным параметром определяющим взаимодействие компонентов в твердотопливной горючей смеси яв-
ляется скорость перемещения фронта горения, которая зависит от соотношения компонентов селитры и углерод — содержащих веществ. Поскольку селитра производится и поставляется потребителю крупностью фракций 3—5 мм, то и угольная фракция использовалась в этом же интервале размерности для облегчения условий приготовления смеси, равномерного распределения в объеме и транспортировке по подводным каналам и скважине (можно использовать пересыщенные растворы с последующей кристаллизацией или расплавленную селитру).
Как показали результаты опытов, скорость твердотопливной смеси мало зависит от изоляции и практически не меняется с увеличением диаметра генератора. Изменение нормальной скорости горения слоя твердотопливной смеси в зависимости от весового соотношения селитры и угля представлена на рис. 1.
Обработка экспериментальных данных позволяет рассчитать нормальную скорость горения слоя твердотопливной смеси и количества не-прореагированных компонентов с учетом зольного остатка по формулам:
димо оценить влияние воды на процесс протекания химических реакций и тепловой баланс.
При участии воды в тепловом балансе на примере аммиачной селитры можно рассчитать давление газов с учетом объема образующихся продуктов:
V =-
' ОГ
22,п -1000
¿=1_
п '
где т:
число молей со-
Рис. 1. Зависимость нормальной скорости горения слоя твердотопливной смеси V и полноты сгорания А от весового соотношения компо-
нентов п =
КН4КО3
С
V = 0,51 °'47,
А = 60, I
где V — скорость горения слоя твердотопливной смеси, I — весовое безразмерное соотношение селитры и угля.
Поскольку прискваженные зоны как правило обводнены, то необхо-
единений соответственно входящих в состав исходной смеси и продуктов реакции; Mi — молекулярная масса
соответствующих компонентов исходной смеси.
Давление, которое могут развивать продукционные газы в ограниченном объеме составит: V
Р = -от•р 00 - р '
где —1 — объем компенсационного пространства. Р1
— начальное давление.
Соотношение селитры и углеродсодержащего компонента принятое в эксперименте составляло 7:3 соответствено и было выбрано из условия протекания реакции окисления с максимальным выделением газов (нулевой кислородный баланс) для достижения высокого давления газов в рабочем пространстве.
Регулирование давления можно осуществлять компенсационным пространством.
¿=1
Рис. 2. Зависимость температуры горения Тг от во-допритока е (количество поступающей воды на единицу сгорающей массы во времени) при различном тепловыделении Q
Экспериментальные исследования показали, что количество воды, которое может участвовать в тепловом балансе будет зависеть от температуры горения и тепловыделений.
По результатам экспериментальных исследований определен тепловой баланс для горения твердотопливной смеси в условиях обводненности. Эксперименты проводились при соотношении п = 7 в шпурах, пробуренных в горных породах предсталенных известняками. Из общего энергетического баланса, приведенного в табл. 1 полезный потенциал достигает 85 % от теплотворной способности угле-родсодержащего компонента.
Термогазовые генераторы прошли приемочные испытания и нашли широкое применение, прежде всего, в 0А0 «Сургутнефтегаз», но и испыты-вались для интенсификации метано-притоков на месторождениях угля. Наиболее успешные промышленные эксперименты прошли на пологих участках скважин, вскрывающих Баже-новский горизонт. На скважине № 1001 Ульяновского месторождения внедрение БУР-К для инициирования
композиции нефти и заге-ленной аммиачной селитры позволило обеспечить увеличение дебита скважины с 9 т до 17 т, который не снижался в течени 1,5 лет. Существенные увеличения дебитов с 3 до 5 раз были получены еще в 6 случаях. На данном объекте эффекты достигались за счет переформирования коллектора, его разгрузки от горного давления, развития устойчивых дренирующих каналов, термогазового разрыва. Процесс прогрева продолжался в течении трех суток. В условиях разработки вязких нефтей, на наш взгляд, имеются хорошие перспективы достижения эффектов как за счет переформирования условий эксплуатации коллектора, так и за счет периодического снижения вязкости нефтей, устранения парафиногидратных отложений в различных технологических комбинациях, определяемых параметрами применения.
Таким образом, можно сформулировать положительные эффекты, применения термогазогенераторов:
• конструктивные особенности генератора позволяют изменять характер воздействия на прискважин-ную зону
• поддерживать заданные температуру газовой или парогазовой смеси и ее давление
• менять время воздействия.
• измененять направления движения высокотемпературного фронта.
• обеспечивать возможность радиального горения по всей выделенной зоне мощности нефтяного пласта.
• оказывать избирательное воздействие на локальных участках.
Таблица 1
Тепловой баланс горения твердотопливной смеси на основе аммиачных углеродсодержаших компонентов и селитры
Углерод- Нагрев воды Нагрев массива Испарение Физиче- Нагрев
содер- до температу- горных пород в воды ское тепло горючих
жашии ры кипени прискважиннои парогазо- компонен-
продукт зоне вои смеси тов, золь-
ного ос-
татка,
конструк-
тивных
элентов
кДж, % кДж, % кДж, % кДж, % кДж, % кДж, %
75420 4692,8 19734,9 25290,8 14178,9 11522,6
100 6 26 33 18 15
• производить многократное повторения операции воздействия.
• прогревать заданные точки или локальные участки в течении длительного времени.
• использовать в качестве окисляемого материала углеродсодержа-
1. Печков A.A., Шубин A.B., Результаты работ по повышению продуктивности скважин методом акустического воздействия.// Геоинформатика. 1998. - № 3. — С. 16—24.
2. Максимов Г.А., Радченко A.B. Роль нагрева при акустическом воздействии на пласт.// Геофизика. 2001. - № 6. — С. 38 — 46.
3. Гончаров E.B., Карманский А. Т., Таланов Д.Ю., Вьюников A.A. Интенсификация метанопритоков на основе низкоэнергетического сейсмоакустического воздействия
щих веществ, парафинов, вязких тяжелых нефтей и др.
• обеспечивать направленное воздействие, после достижения заданного давления, с учетом ориентации ослабления в пространстве.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
на пласт. Сборник докладов на рабочем совещании Европейской экономической комиссии и ее рабочей группы по газу 20—22 сентября, по теме «Геодинамические аспекты повышения добычи шахтного метана» -С-Пб, 2006. - С. 310—316.
4. Соловьев В. Б. Технология термогазодинамического воздействия на прискважин-ную зону на базе гранулированных смесей с целью интенсификации добычи нефти и газа. Международное бюро по горной теплофизике VIII пленарное заседание. - СПб.: СПГГИ, 1988 .ЕИЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Соловьев В.Б. —кандидат технических наук, доцент, Смирнова Н.Н — кандидат технических наук, доцент, Гончаров Е.В. — старший научный сотрудник,
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет), rectorat@spmi.ru
