авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Методология прогнозирования теплофизических свойств пластовых жидкостей и горных пород нефтяных месторождений

-- [ Страница 4 ] --

Данные табл. 4 свидетельствуют, что при неизвестном процентном содержании минералов диапазон изменения плотности и удельной теплоемкости скелета от среднего значения составляет и , а коэффициента теплопроводности - от 16 % до 85 %.

Если известно описание породы и есть возможность построить литологический треугольник (рис. 9), то точность прогноза можно улучшить практически в 2 раза по удельной теплоемкости и в 5 раз по коэффициенту теплопроводности скелета карбонатных пород.

На рис. 9 показаны различные поля, соответствующие разновидностям глинисто-карбонатных пород. В центре каждого поля указано прогнозируемое значение коэффициента теплопроводности, рассчитанное по формуле К. Лихтенеккера для трех равноправных компонентов при одинаковых их объемных долях.

В качестве примера рассматривается затемненное поле на рис. 9, которое ограничено линиями с объемными содержаниями кальцита , доломита и глины . По рекомендуемой схеме классификации карбонатных пород прогнозируем, что коэффициент теплопроводности скелета известняка глинистого доломитового при стандартных условиях равен .

Рис. 9. Коэффициент теплопроводности скелета известково-доломитовых пород с примесью глинистых минералов

Для оценки значений коэффициента теплопроводности обломочной части песчано-алевритовых пород предлагается также использовать классификацию по однородности минерального состава – литологический треугольник (рис. 10).

 Коэффициент теплопроводности обломочной части песчано-алевритовых пород -133

Рис. 10. Коэффициент теплопроводности обломочной части песчано-алевритовых пород

Применение литологического треугольника для песчано-алевритовых пород из-за существенного разброса в значениях коэффициентов теплопроводности минералов обломочной части дает возможность прогнозирования с погрешностью до 8% по удельной теплоемкости и примерно 50% по коэффициенту теплопроводности.

На основании классификации песчано-алевритовых пород (рис.10) и принятых значений плотности и теплоемкости минералов можно предположить, что средние значения и диапазоны изменения параметров теплофизических свойств обломочной части при стандартных условиях будут изменяться в пределах, указанных в табл. 5.

Таблица 5

Средние значения и диапазон изменения теплофизических свойств

обломочной части песчано-алевритовых пород

№№ пп Тип , кг/м3 , Вт/(м.К) , Дж/(кг.К)
1 Кварцевые
2 Олигомиктовые
3 Мезомиктовые
4 Аркозы
5 Кварцевые граувакки
6 Граувакки
7 Полево-шпатовые граувакки
8 Полево-шпатовые

Для повышения точности прогноза по теплопроводности необходимо иметь более точную литологическую характеристику, чем треугольник.

В пятой главе рассмотрено влияние пористости и флюида – заполнителя порового пространства на теплофизические свойства осадочных горных пород.

Для прогнозирования теплофизических свойств осадочных пород выбрана модель смеси из двух равноправных условных компонентов «скелет породы – флюид в порах». Чем больше исходной информации о составе смеси, тем более вероятным будет прогноз по параметрам теплофизических свойств породы. Поэтому для расчета теплофизических свойств надо знать следующие численные значения характеристик скелета и флюида – заполнителя порового пространства:

1. Минералогический состав породы;

2. Пористость породы ;

3. Состав флюида;

4. Степень заполнения порового пространства;

5. Пластовые условия – температура и давление.

Если минералогический состав породы отсутствует, а известен лишь тип породы и ее плотность, то оценка теплофизических свойств будет весьма приблизительна.

Для расчета плотности и удельной теплоемкости породы надежно работает правило аддитивности. Как известно, правило аддитивности требует знания численных значений параметров составляющих компонентов смеси. Для горных пород в геофизической и промысловой практике известна пористость породы, которую определяют различными методами. Поэтому будем считать, что пористость пород известна, а, соответственно, известна объемная доля скелета породы.

На основании анализа соотношений для определения значений коэффициента теплопроводности сухих несцементированных пород показано, что для них стандартные формулы для расчета теплопроводности смеси дают большую погрешность.

Значения коэффициента теплопроводности для таких пород при стандартных условиях с вероятной погрешностью менее 12% следует определять по соотношению

. (18)

Коэффициент теплопроводности нефтенасыщенных и водонасыщенных несцементированных или рыхлых пород с наименьшей погрешностью, по сравнению с другими моделями, прогнозируется как среднегеометрическая величина между минимальным и максимальным значениями смеси

, (19)

где коэффициент теплопроводности флюида в порах.

Для сухих, газо- и нефтенасыщенных известняков и песчаников наиболее приемлемые результаты по коэффициенту теплопроводности получаются при использовании формулы Г.Н. Дульнева для равноправных составляющих: скелета и флюида

, (20)

где . (21)

Результаты расчетов по определению значений коэффициентов теплопроводности водонасыщенных осадочных пород дают примерно одинаковые значения по различным формулам для смесей с равноправными составляющими. Это объясняется тем, что при соотношении между скелета и флюида в диапазоне практически нет отличий в результатах, полученных по формулам, учитывающим различную структуру смеси.

В данном случае проще использовать формулу К. Лихтенеккера

. (22)

Если есть информация о минеральном составе скелета породы с точностью порядка 10%, то погрешность прогноза значений коэффициентов теплопроводности водонасыщенных осадочных пород менее 10%.

Разработан алгоритм определения теплофизических свойств осадочных пород (рис. 11), который включает предварительные расчеты свойств пластовых жидкостей, скелета породы с учетом структуры смеси.

 Алгоритм вычисления параметров теплофизических свойств осадочных горных-171

Рис. 11. Алгоритм вычисления параметров теплофизических свойств

осадочных горных пород

Согласно приведенному алгоритму в диссертации приведены расчеты теплофизических свойств газо-нефте-и водонасыщенных известняков, песчаников алевролитов и глинистого сланца Усинского, Ярегского и Узеньского нефтяных месторождений.

Алгоритм прогноза параметров теплофизических свойств осадочных пород проверен на экспериментальных данных автора (табл. 6) по породам Усинского и Ярегского месторождениям, а также для контроля на работах зарубежных исследователей (табл. 7).

Таблица 6

Опытные и расчетные значения параметров теплофизических

свойств образцов горных пород Усинского и Ярегского месторождений

Образец Состо-яние* , кг/м3 , Дж/(кг.К) , Вт/(м.К)
Опыт Расчет Опыт Расчет Опыт Расчет
УИ-3 гн 2057 1971 1330 823 1,61 1,46
вн 2344 2266 1350 1231 2,03 2,07
УИ-24 гн 2623 2639 818 827 2,26 2,75
вн 2638 2668 1100 862 3,08 3,19
УИ-42 нн 2213 2457 1020 879 1,75 2,10
вн 2336 2470 1420 1023 2,57 2,60
ЯНП-2 нн 2047 2307 1050 891 3,22 2,79
вн 2216 2321 1070 1109 3,53 3,33
ЯП-5 гн 1858 1888 1070 811 2,9 2,19
вн 2150 2183 1140 1257 2,76 2,77
ЯА-12 гн 2405 2422 1100 809 2,72 3,01
ЯС-7 гн 2486 2620 967 852 3,01 2,86

* гн, нн, вн газо-, нефте- и водонасыщенное состояние.

Таблица 7

Характеристика и коэффициент теплопроводности сухих песчаников

Сухие песчаники Минеральный состав, % , Вт/(м.К)
Кварц Иллит Другие Опыт Расчет
Ob-N07 0,074 60,1 12,4 27,5 3,8 3,35
Ob-N08 0,067 83,4 0,9 15,7 5,0 4,61

Приведенные расчеты (табл. 6 и табл. 7) свидетельствуют о вполне приемлемых результатах прогноза параметров теплофизических свойств горных пород и правомерности предлагаемых методик расчета.

К сожалению, на сегодняшний момент, погрешность в 15% и более в прогнозе параметров теплофизических свойств особенно сухих и газонасыщенных пород вполне реальна.

Выводы и результаты

Решение комплекса вопросов повышения нефтеотдачи с применением термических методов воздействия на пласт и энергосбережения при добыче нефти невозможно без использования данных по параметрам теплофизических свойств пластовых жидкостей и горных пород.

1. Предложен научно-обоснованный подход к определению теплофизических свойств пластовых жидкостей и горных пород нефтяных месторождений.

2. Получено новое обобщенное уравнение температурного поля в стволе добывающей скважины при фонтанном и насосном способах подъема жидкости, учитывающее особенности теплообмена при наличии источников и стоков теплоты.

3. Осуществлена оценка влияния параметров теплофизических свойств жидкости и горных пород на точность определения коэффициента теплопередачи и температуры в скважине.

4. Впервые проведено комплексное исследование теплофизических свойств пластовых систем нефтяных месторождений, включающих в себя пластовую жидкость и горную породу.

5. Предложены расчетные соотношения для прогнозирования параметров теплофизических свойств как отдельных составляющих пластовой жидкости: разгазированной нефти, газа, пластовой воды, так и всей водонефтегазовой смеси в целом.

6. Значения коэффициента теплопроводности скважинной продукции при подъеме от забоя до устья скважины могут измениться примерно в три раза, что необходимо учитывать при исследовании температурного режима скважины и подземного оборудования.

7. Показана возможность определения коэффициента теплопроводности скелета осадочных пород и породы на основании литологических треугольников.

8. Коэффициент теплопроводности осадочных горных пород в пластовых условиях можно прогнозировать с приемлемой точностью только при наличии исходной информации о составе минералов, пластовой жидкости и пористости породы.

9. Разработана методология прогноза параметров теплофизических свойств пластовых жидкостей и горных пород при различных термобарических условиях.

Результаты работы представлены в следующих публикациях:

1. Исследование теплофизических свойств гоpных пород, теплового баланса и энергетических показателей при паротепловом воздействии на пласт в шахтных условиях /Б.А. Романов, В.Н. Мишаков, Е.И. Гуров и др. // Всесоюзный семинаp «Состояние и пеpспективы пpименения новых методов увеличения нефтеотдачи». БашHИПИнефть, Уфа, 1976. – С. 81-83.

2. Исследование энеpгетических показателей при паротепловом воздействии на пласт Ярегского месторождения / Б.А. Романов, В.Н. Мишаков, Е.И. Гуров и др. // Hефтепpомысловое дело. – 1977. –№4. – С. 18.

3. Купцов С.М. Особенности стpоения гоpных поpод как теpмодина-мических систем // Научно-технический сборник «Нефть и газ». МИНХ и ГП, М., 1977. – С. 80-82.

4. Тепловой баланс и энеpгетические показатели нагнетания паpа в нефтяной пласт Яpегского местоpождения / Б.А. Романов, И.В. Люри, К.Х. Шотиди и др. // Hефтепpомысловое дело. – 1977. –№8. – С. 46-49.

5. Исследование теплофизических свойств горных пород в проблеме повышения нефтеотдачи /Б.П. Поршаков, Б.А. Романов, К.Х. Шотиди и др.
// Нефтяное хозяйство. – 1980. – №7. – С. 44-47.

6. Романов Б.А., Купцов С.М., Шатилов А.И. Теплофизические свойства гоpных поpод местоpождения Каражанбас // Hефтепpомысловое дело. – 1982. – №8. С. 6-7.

7. Романов Б.А., Купцов С.М., Афонин В.В. Опpеделение теплофизических паpаметpов грунта и горных пород // Hефтепpомысловое дело. – 1983. –№6. – С. 3-4.

8. Купцов С.М. К вопpосу о теплообмене в гоpных поpодах // Научно-технический сборник «Добыча, тpанспоpт и пеpеpаботка газа и нефти». МИHХ и ГП, М., 1984. Депониpовано в ЦИHТИ- химнефтемаш N1236хн-84, 1984.

9. Купцов С.М., Афонин В.В. Исследование влияния акустических волн на теплофизические свойства горных пород // Научно-технический сборник «Добыча, тpанспоpт и пеpеpаботка газа и нефти». МИHХ и ГП, М., 1984. Депониpовано в ЦИHТИ- химнефтемаш N1236хн-84, 1984.

10. Шотиди К.Х., Купцов С.М. Hомогpаммы для опpеделения потеpь тепла в паpонагнетательной скважине // Hефтяное хозяйство. – 1988. – №11. – С. 30-31.

11. Выбор аналитических зависимостей для определения теплофизичес-ких свойств известняков /А.Ф.Калинин, С.М. Купцов, Б.А. Романов и др.
// Сборник научных трудов Межвузовская научно-техническая программа «Нефтегазовые ресурсы» ГАНГ, М., 1994. – С. 195-199.

12. Купцов С.М. Теплофизические свойства пластовой воды // Сборник научных трудов Межвузовская научно-техническая программа «Нефтегазовые ресурсы» ГАНГ. Выпуск II. М., 1995. – С. 68-70.

13. Опытная установка для определения теплофизических свойств пластовых жидкостей и буровых растворов /А.Ф.Калинин, С.М. Купцов, Б.А. Романов и др. // Сборник научных трудов Межвузовская научно-техническая программа «Нефтегазовые ресурсы» ГАНГ. Выпуск II. М., 1995. – С. 71-74.

14. Исследование теплофизических свойств водных растворов ПАА /Г.Е. Малофеев, Е.И. Богомольный, Б.А. Романов и др. // Hефтяное хозяйство. –1997. – №5. – С. 21-23.

15. Купцов С.М. Аналитическое определение теплофизических свойств пластовой нефти // Научно-технический сборник «Термогазодинамическое обеспечение энерготехнологических задач нефтяной и газовой промышленности». – М.: РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 1999. – С. 88-95.

16. Купцов С.М. Методика определения теплофизических свойств дегазированной нефти // Научно-технический сборник «Термогазодинамическое обеспечение энерготехнологических задач нефтяной и газовой промышленности». – М.: РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 1999. – С. 81-87.

17. Купцов С.М. Теплофизические свойства горных пород и пластовых жидкостей нефтяных месторождений // Научно-технический сборник «Термогазодинамическое обеспечение энерготехнологических задач нефтяной и газовой промышленности». – М.: РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 1999. – С. 121-125.

18. Калинин А.Ф., Купцов С.М., Лопатин А.С. Определение термодинамических характеристик природного газа для решения энерготехнологическ

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.