Материал: Разработка залежей высоковязких нефтей и битумов с применением тепловых методов

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

1.Подключить электролитическую кювету к измерителю иммитанса проводами, согласно надписям на них.

2.Налить раствор в кювету, в программе нажать кнопку «Старт».

3.На мониторе появится текущее значение Rs и график зависимости сопротивления раствора от времени.

4.Нажав кнопку «Стоп», остановить процесс измерения. Сохранить ре-

зультат.

По окончании измерений электрического сопротивления, кернодержатель прибора протереть фильтровальной бумагой, смоченной дистиллированной водой, удалить солевые проявления, вытереть насухо, измерительную кювету промыть и вытереть насухо. Обесточить прибор, убрать рабочее место.

4.Форма записи исходных данных и результатов расчётов.

Исходные данные и результаты определения удельного электрического сопротивления горных пород записываем в таблицу 1.4.1.

Таблица 1.4.1 – Результаты и исходные данные.

1.5 Определение коэффициента вытеснения нефти теплоносителем на насыпной модели пласта

Целью данной лабораторной работы является закрепление теоретических сведений и получение навыков работы на установке исследования керна для высокотемпературных исследований по определению коэффициента вытеснения нефти теплоносителем на насыпной модели пласта.

Текущая лабораторная работа рассчитана на несколько лабораторных занятий. Ее рекомендуется проводить под руководством, обученного для работы на установке, персонала.

1. Физические основы.

Мировой опыт освоения залежей ВВН и битумов показал, что наиболее перспективной технологией их разработки являются термические методы добычи нефти.

К термическим методам воздействия на пласт относятся: паротепловое воздействие, внутрипластовое горение, закачка горячей воды, пароциклические обработки призабойных зон добывающих скважин и сочетание этих методов с другими физико-химическими методами (комбинированные методы).

22

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Механизм теплопередачи.

Теплопередача в твёрдых, жидких и газообразных телах происходит посредством теплопроводности, конвекции и излучения. Теплопроводность осуществляется на молекулярном уровне без перемещения самого тела. Конвекция связана с движением самого тела (или его частей) и обусловлена, как правило, движением жидкостей и газов. Излучение происходит путём передачи лучистой энергии в окружающую среду.

Различают конвекцию: вынужденную (искусственную) и естественную (температурную). Вынужденная конвекция происходит при напорном движении и напорной фильтрации жидкостей и газов (по трубам, в пласте и т.д.). Естественная конвекция происходит при движении жидкостей и газов вследствие разности температур (и плотностей) в различных точках тела (жидкости, газов).

Характеристика теплоносителей.

Обладая сравнительно высокой удельной теплоемкостью (свыше 4 кДж/кг·°С) горячая вода позволяет оказывать на пласт интенсивное тепловое воздействие. Кроме того, горячая вода характеризуется высокими нефтевытесняющими свойствами.

Интенсивность теплоинжекции для горячей воды (т. е. количество тепла, вводимого в пласт в единицу времени) определяется простым выражением:

где qж – расход горячей воды, м3/час;

сж, ρж – удельная теплоёмкость (кДж/кг·°С) и плотность (кг/м3) горячей

воды;

Тв, То – температура горячей воды на «входе» в пласт и начальная (невозмущённая) температура пласта, °С.

Наиболее широко применяемым при термическом воздействии на пласт рабочим агентом является водяной пар. Благодаря «скрытой теплоте парообразования» пар имеет более высокое теплосодержание, чем горячая вода при одинаковых температурах.

Кроме того, водяной пар обладает более высокими нефтевытесняющими свойствами, чем горячая вода и поэтому считается технологически более эффективным теплоносителем, хотя в некоторых конкретных случаях горячая вода может оказаться более предпочтительной для практического применения.

При проведении лабораторных исследований процессов нефтевытеснения необходимо быть уверенным в том, что процесс, воспроизводимый в условиях опыта, точно или приближенно подобен натуральному. В большинстве случаев только при выполнении этого требования результаты исследований имеют практическую и теоретическую ценность.

23

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Подобными называют явления, для которых постоянны отношения характеризующих их сходственных величин.

Безразмерные масштабные множители, выражающие отношения однородных сходственных величин подобных фигур, называются константами подобия.

Критерии подобия могут быть получены для любого процесса, если известны аналитические зависимости между характеризующими его величинами – дифференциальные уравнения, описывающие процесс.

Существует несколько основных теорем подобия.

1-я теорема подобия. Заключается в утверждении, что если явления подобны, то критерии составленные для этих явлений равны.

πi' = πi'' ,

где πi' – образец; πi'' – модель.

Например, подобие течений жидкости определяется критерием Re. Re = wdµρ = wlv ; v = µρ .

То есть необходимо обеспечить: Re' = Re''. В результате подобие будет определять отношение любых физических характеристик в сходственных точ-

ках в сходственные моменты времени ( f (xi ,τi )). Любые физические характери-

стики будут пропорциональны и определяются через масштаб подобия аналогично простейшему геометрическому подобию.

ww''' = const.

2-я теорема подобия. Согласно этой теореме решение любого дифференциального уравнения, связывающего между собой переменные, влияющие на процесс, может быть представлено в виде зависимости между безразмерными комплексами этих величин, т. е. между критериями подобия. Если обозначить критерии подобия π1,π2 ,π3,...,πn , то решение дифференциального уравнения

может быть представлено в виде

ϕ(π1,π2 ,π3,...,πn ) = 0.

Такие уравнения называются уравнениями в обобщенных переменных или критериальными уравнениями.

3-я теорема подобия. Данная теорема формулирует необходимые и достаточные условия подобия явлений: подобны те явления, которые описываются одной и той же системой дифференциальных уравнений и у которых соблюдается подобие условий однозначности.

24

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

π– теорема (теорема Бэкингема). Метод анализа размерностей (РелеяПавлушенко) дает возможность получить критерии и критериальные уравнения для сложных процессов, для которых не удается составить дифференциальные уравнения и сформулировать условия однозначности. Для использования данного метода необходимо знать, какие физические величины оказывают существенное влияние на течение процесса.

π– теорема звучит следующим образом: если общая функциональная зависимость связывает между собой n размерных величин, при составлении которых использованы m основных размерностей, то эта функциональная зависимость может быть представлена в виде критериального уравнения, содержащего (n – m) критериев, составленных из величин, входящих в общую функциональную зависимость.

Вданной лабораторной работе необходимо будет определить значение расхода закачиваемой горячей воды в модель пласта, применив первую теорему подобия. Для этого модель Маркса-Лонгенхейма (процесс закачки в пласт пара) будет представлена как реальный процесс, происходящий в пласте (задача 2.5).

2. Аппаратура, оборудование и материалы.

Общий вид лабораторной установки приведён на рисунке 1.5.1. На рисунке 1.5.2 показана насыпная модель, гидравлическая схема установки для исследования керна представлена в приложении Г.

Рисунок 1.5.1 – Установка для исследования керна ПИК-ОФП/ЭП-К-Т

25

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Комплекс предназначен для исследования фильтрационно-ёмкостных и электрических свойств образцов керна в пластовых условиях при стационарной и нестационарной фильтрации. «ПИК-ОФП/ЭП-К-Т» может работать в автоматическом и ручном режимах. Комплекс позволяет проводить как стандартные, так и специализированные исследования.

Рисунок 1.5.2 – Малая насыпная модель пласта

Комплекс «ПИК-ОФП/ЭП» позволяет определять следующие параметры керна:

−относительные фазовые проницаемости для нефти и воды в соответствии с ОСТ 39-235-89;

−остаточную нефтенасыщенность;

−электрическое сопротивление;

−коэффициент открытой пористости в пластовых условиях;

−изменение коэффициента открытой пористости в зависимости от изменения пластовых условий;

−коэффициент вытеснения (в том числе паром).

Экспериментальная установка, используемая для лабораторных работ, обладает уникальными характеристиками: наличие парогенератораперегревателя и возможность работать, как с керном, так и с насыпными моделями. Характеристики кернодержателя, насыпных моделей и парогенератора представлены в таблице 1.5.1.

26