CC BY
53
насосом ко второму цилиндру двигателя.
-LlJ-i^U
Рисунок 1 - Картина линий тока воздуха Заключение
В результате экспериментального исследования получена картина линий тока воздуха в системе охлаждения автомобильного дизеля F8L-413.
Для снижения теплонапряженности первого и второго цилиндров предложена установка дополнительных дефлекторов топливного насоса.
Список литературы
1 Глазырин, А. В. Закоксовывание поршневых колец автомобильного дизеля воздушного охлаждения [Текст]/ А. В. Глазырин // Повышение эффективности и безопасности транспортных средств в эксплуатации: сборник научных трудов Курганского государственного университета.Серия «Технические науки». -2011.- Вып. 6. - №1 (20). - 134 с.
УДК 532.546, 622.276 Л.Н. Соколюк
Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН Л.Н. Филимонова.
Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН Я.В. Ширшов
Тюменский государственный университет
ВЫЧИСЛЕНИЕ РЕНТАБЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА ПЦО СКВАЖИН С ПРИМЕНЕНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ НА ОСНОВЕ АНАЛИТИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ
Аннотация. Разработана аналитическая модель ПЦО вертикальной скважины, в которой на основе анализа каждого из факторов были установлены параметры, определяющие результат дополнительной добычи нефти. Выполнена оценка оптимальных времён закачки, пропитки и добычи для пароциклической обработки призабойной зоны скважины с использованием чистого дисконтированного дохода (ЧДД). В работе выполнен выбор скважин-кандидатов для проведения ПЦО по объектам Ю1-Ю2 месторождения высоковязких нефтей.
Ключевые слова: термические методы увеличения нефтеотдачи, пароциклическая обработка скважин.
L.N. Sokolyuk
Ltd. «UNI-CONCORD», Tyumen branch of the Institute of Theoretical and Applied Mechanics. SA Christianovich SB RAS L.N. Filimonova
Tyumen branch of the Institute of Theoretical and Applied Mechanics. SA Christianovich SB RAS Y.V. Shirshov Tyumen State University
CALCULATION OF PROFITABILITY OF CYCLIC STEAM STIMULATION USING MATHEMATICAL MODELS AND COMPUTER PROGRAMS ON THE BASIS OF ANALYTICAL SOLUTIONS
Abstract. An analytical model of Cyclic Steam Stimulation of vertical well based on the analysis of each of the factors was developed. The evaluation of the optimal time of injection, soaking and production of steam-cycle processing of bottom-hole zone using the net present value (NPV) was performed. In the paper, a selection of well candidates for the Cyclic Steam Stimulation on the objects J1-J2 of deposits of heavy oil was performed.
Key words: thermal methods of enhanced oil recovery, steam-cycle treatment of wells.
Введение
Самыми эффективными методами при разработке месторождений высоковязкой нефти являются тепловые методы. При тепловом воздействии снижается вязкость нефти, что приводит к увеличению ее подвижности. Однако тепловые методы требуют значительных энергозатрат, что ставит под вопрос рентабельность их применения. Поэтому перед рекомендацией технологического процесса по увеличению нефтеотдачи пласта проводят тщательные расчёты, подтверждающие экономическую выгоду. Коммерчески успешными среди многих процессов повышения нефтеотдачи при добыче высоковязких нефтей является применение пара.
Разработана математическая модель и компьютерная программа на основе аналитической модели, описывающая пароциклическую обработку (ПЦО) призабойной зоны вертикальной скважины, которая позволяет рассчитывать технологические параметры и экономическую эффективность процесса, используя чистый дисконтированный доход (ЧДД). Показано, что скорость расчёта параметров ПЦО на основе предлагаемой компьютерной программы на базе аналитической модели значительно выше, чем численно на гидродинамических симуляторах, таких как Tempest MORE, Eclipse, CMG STARS, потому что аналитическое решение позволяет автоматизировать расчет времени конденсации пара и времени добычи жидкости.
1 Аналитическая модель
Уравнение теплового баланса при закачке пара на первом этапе ПЦО будет иметь следующий вид:
((1 - m )cr pr + mcg pg )hATn
= H -aATn(r 2 - r2) ,
d ( r r - rW dt
(1)
где ДГ = Т3 — Тс, - разность температуры пара и пластовой температуры (К); Н = Ц^р^с^ЛТ -Ь -
темп закачки тепля в пласт (кДж/сут); закачка теплоносителя (м3/сут); Рв - плотность пара (кг/м3); рГ - плот-
ность породы (кг/м3); Сд- - удельная теплоёмкость пара (кДж/кг К); с^-удельная теплоёмкость породы (кЦж/кг К); / - скрытая теплота парообразования (кДж/кг); се - коэффициент теплоотдачи (кДж/(м1сут-К)); Л-толщина пласта (м); радиус скважины (м).
Из уравнения (1) определяется радиус паровой зоны на первом этапе ПЦО:
2 1 гг = т*.
н
(1-е ^.г.у
(2)
ЕДГТГ
На втором этапе ПЦО при конденсации пара фронт движется к скважине, радиус фронта конденсации изменяется от^к до ги,. Время, когда фронт конденсации дошёл до скважины, обозначим и .
Температура пласта, после того как фронт конденсации дойдёт до скважины, определяется из уравнения:
*>(Г82 " г; ) С1(Т;7°) = -(Х7Г(Гд - С )(Т - Т0), (3) ш
где Ят = (1 - т)ргСг + тр0С0 - эффективный коэффициент теплосодержания насыщенной пористой породы (кДж/м3 К).
Решение уравнения (3) с начальным условием
Т(0) = Т5 имеет вид:
Т = То + (Т5 - То)е
(4)
при (> г2.
Дифференциальное уравнение для определения фронта конденсации имеет вид [9]:
йт„
аЛТ
й 1рпткх
(5)
Ю 5 время пропитки, сут
~г 10
-1-
23 30
время закачки,
'С
50
н 60
где т - пористость, х - осредненное по объему значение сухости пара, рп - плотность нефти (кг/м3).
2 Описание исследования
Предложена оценка оптимальных времён пропитки и добычи для ПЦО скважины. В результате исследования можно определить максимальное значение ЧДД за один цикл ПЦО скважины и найти оптимальные времена закачки пара, пропитки и добычи. Данная модель позволяет варьировать время пропитки, учитывая оставшееся тепло в пласте, когда фронт конденсации не дойдёт до скважины, и остывание пласта в случае, когда фронт конденсации дойдёт до скважины, но пропитка ещё не закончится.
Исследование проводилось при следующих исходных данных: толщина пласта - 20 м, пористость - 0,34, проницаемость - 1000 мД, температура - 304 К. Пласт был насыщен нефтью с вязкостью 307 мПас и плотностью 920 кг/м3; плотность минералов - 2500 кг/м3, скрытая теплота парообразования - 1025 кДж/кг Закачиваемым агентом являлся пар с сухостью 0,746 и температурой 613К. Темп закачки составил 60 м3/сут. Добыча осуществлялась при перепаде давления 20 кПа. Период одного цикла ПЦО составлял 108 сут. Время закачки варьировалось от 0 до 60 сут., время пропитки от 0 до 14 сут.
На рисунке 1 представлены изолинии максимальных значений ЧДД от времени закачки и времени пропитки пара. Показано, что при варьировании времени закачки и пропитки максимальное значение ЧДД равно 124075 руб. достигается при времени закачки 24 сут., времени пропитки 4 сут. и времени добычи 80 сут.
Рисунок 1 - Значения ЧДД при варьировании времени закачки пара и времени пропитки пара и кривая зависимости времени пропитки от времени закачки при условии, что фронт конденсации дошёл до скважины
Разработанная компьютерная программа на основе аналитического решения задачи ПЦО скважины позволяет:
• осуществлять выбор скважин кандидатов в автоматизированном режиме за несколько минут по всему месторождению,
• осуществлять вычисление оптимальных технологических параметров для каждой скважины: темп закачки, максимальный дебит при добыче, время закачки, время пропитки и время добычи,
• учитывать рентабельность процесса через ЧДД .
На объекте Ю1-2 месторождения высоковязких неф-
тей был произведен выбор скважин-кандидатов для па-роциклического воздействия на призабойную зону пласта. Для расчётов были подготовлены данные по 833 скважинам. Алгоритм выбора скважин включает в себя первичную селекцию скважин по критериям, расчет оптимальных технологических параметров ПЦО, вычисление рентабельности обработки. Критериальная отбраковка скважин осуществлялась по таким признакам, как высокая обводненность, высокая контактность запасов, низкое пластовое давление. Использован критерий эффективности ПЦО скважин, учитывающий теплофизические и филь-трационно-емкостные свойства пласта: толщину, пористость, проницаемость и теплопроводность. В таблице 1 приведены расчеты по нескольким скважинам. Время вычисления оптимальных параметров с перебором по всем скважинам месторождения составило около трёх минут. Для оценки эффективности ПЦО скважин вместо ЧДД часто используется паро-нефтяное отношение (ПНО), которое определяется как отношение объёма закачиваемого пара к объёму дополнительно добытой нефти за один цикл ПЦО.
В результате проделанной работы были сделаны рекомендации по нескольким скважинам для процедуры ПЦО с технологическими параметрами, представленными в таблице №1.
Приглашаем к сотрудничеству недропользователей, эксплуатирующих месторождения с высоковязкой нефтью.
Список литературы
1 Соколюк, Л. Н. Вычисление оптимальных технологических
параметров при пароциклическом воздействии на пласт [Текст]
/Л. Н. Соколюк, Л. Н. Филимонова //НЕФТЬ И ГАЗ.-2013.-№3.-
а
Кгк
Скважины t1, сут. t2, сут. t3, сут. ЧДД, млн руб. ПНО Добыча при ПЦО, 3 м ^докопдобh , м3 Накопленная добыча скважины без ПЦО, м3
51-3 37 19 52 8,54 0,46 10649 10360 289,17
632 36 20 52 8,06 0,49 10737 9612 1124,65
682 36 10 62 8,00 0,49 10163 9560 602,92
46 33 20 55 7,91 0,45 9614 9596 18,19
1046 35 8 65 7,08 0,54 9322 8437 885,61
664 32 17 59 7,07 0,49 8918 8512 405,74
1038 35 26 47 7,03 0,54 9453 8458 995,20
679 29 25 54 7,00 0,45 8630 8425 204,96
683 32 16 60 6,96 0,50 8761 8346 415,58
50 42 28 38 6,70 0,70 11583 7791 3792,13
1022 31 23 54 6,61 0,51 8928 7892 1036,14
681 28 20 60 6,05 0,50 7603 7260 343,14
С.61-66.
2 Шевелев, А. П. Математическое моделирование циклического
теплового воздействия на нефтяные пласты [Текст] : дис. ... канд.физ.-мат.наук/А. П. Шевелев.- Тюмень, 2005.- С.72-75.
3 Aziz Kh., Gontijo J.E. A simple analytical model for simulating heavy oil
recovery by cyclic steam in pressure-depleted reservoirs. //paper SPE 13037 presented at the 59th Annual Technical Conference and Exhibition. - Houston -September 16-19, 1984,13037-MS.
4 Малофеев, Г. Е. О механизме притока нефти при паротепловой
обработке скважин [Текст]/ Г. Е. Малофеев // Нефтяное хозяйство. - 1986. - №6.- С. 38-40.
5 L.B. Davidson, F.G. Miller, T.D. Mueller, «A Mathematical Model of
Reservoir Response During the Cyclic Injection of Steam», Society of Petroleum Engineers, June 1967, 174 - 188pp.
ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
УДК 543.422.3-74
Н.О. Юрченко, С.Н. Елизарова, Л.В. Мосталыгина Курганский государственный университет Ю.С. Русаков
ФГБУ СЭУ ФПС ИПЛ по Курганской области
ИССЛЕДОВАНИЕ
КАРБОНИЗИРОВАННЫХ УГОЛЬНЫХ ОСТАТКОВ ДРЕВЕСИНЫ МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ
Аннотация. Методом ИК-спектроскопии исследованы карбонизированные угольные остатки образцов сосновой древесины, полученные при различной температуре и длительности термического воздействия.
Ключевые слова: древесина, уголь, спектры, ИК-спек-троскопия.
N.O. Yurchenko, S.N. Elizarova, L.V. Mostalygina, Kurgan State University Y.S. Rusakov
RESEARCH OF THE CARBONATED COAL REMNANTS OF WOOD SUBSTANCE BY INFRARED SPECTROSCOPY
Abstract. Applying the method of infrared spectroscopy, the carbonated coal remnants of the pine wood samples, received at various temperatures and duration of thermal influence, are studied,
Index terms: wood, coal, spectra, infrared spectroscopy
Введение
Древесина является одним из основных материалов, присутствующих на пожаре, так как объектами пожаров в основном являются жилые дома, постройки, дачи. Поэтому исследование древесных остатков представляет особый интерес при определении степени и длительности термического воздействия.
В настоящее время в экспертных подразделениях МЧС России, занимающихся исследованием пожаров, практикуется только один метод исследования обугленной древесины: метод измерения удельного электросопротивления углей. Однако, как показывает практика, данный метод не всегда позволяет получить надёжные результаты, поэтому в настоящее время стоит задача по отработке и внедрению комплексной методики исследования остатков древесины с целью определения параметров теплового воздействия.
Инфракрасная спектроскопия (ИКС) является универсальным аналитическим методом, который широко применяется для изучения объектов самой различной природы.
В исследовании пожаров и пожарно-технической экспертизе метод может применяться для установления природы (функционального состава) изъятых с места пожара объектов, а также для количественной оценки степени термического поражения самых различных материалов.
ИК-спектроскопия может быть использована для качественного, полуколичественного и количественного анализа.
Необходимо отметить, что вещества и материалы, изъятые с места пожара, представляют сложный объект для исследования как методом ИК-спектроскопии, так и большинством других аналитических методов.
Во-первых, приходится иметь дело не с индивидуальными веществами, спектры которых хорошо известны из литературы, а с их сложными смесями, ИК-спектр которых весьма трудно расшифровать.
Во-вторых, органические материалы - это, как правило, продукты глубоких термических превращений (кар-бонизованные остатки),во многом утерявшие признаки исходного вещества. И тем не менее метод ИК-спектро-скопии способен давать значимую информацию при поисках очага и причин пожара.
Материалы и методы исследования
В данной методике пробы для исследования ИК-спек-тров готовятся прессованием с бромистым калием КВг. Тщательно растертую навеску угля с порошком КВг (0,3г) прессуют в таблетки в специальной пресс-форме под давлением с непрерывной откачкой воздуха (до 0,1 Па). Давление, необходимое для спекания частиц КВг, должно быть более 550,0 МПа. Далее проводят измерение на Фурье-спектрометре [1, 4-9].
Объектами исследования явились образцы сосновой древесины, имеющие цилиндрическую форму. Образцы помещались в муфельную печь и сжигались при заданной температуре в интервале от 300 до 640оС. Контроль температуры осуществлялся с помощью термопары и мультиметра. Время горения составило 20, 30 и 40 минут.
В соответствии с методикой пробоотбора [2] с термически обработанных объектов скальпелем срезали только верхний слой угля (3-5 мм) и следили за тем, чтобы в пробу не попали глубинные слои угля, так как они отличаются по свойствам от поверхностных слоев.
Подготовка полученных образцов угля непосредственно к анализу заключалась в их измельчении и сушке до постоянной массы. Угли растирали пестиком в фарфоровой ступке, после чего производили сушку в сушильном шкафу при температуре 1050С в течение 8 часов.
После подсушивания угли еще раз измельчали и просеивали через сито с диаметром пор 250 мкм. Затем фракцию меньше 250 мкм высушивали в указанных выше условиях окончательно, до постоянной массы. После этого уголь подвергался исследованию.
Результаты исследования
Результаты данного метода представлены на рисунках 1-11.
