Температурные поля, инициированные химическими реакциями в пористой среде

Из рис. 5в следует также, что нулевое приближение описывает температурные поля в указанных условиях с точностью, достаточной в большинстве практических случаев.

Произведено сопоставление полученных результатов с теоретическими результатами других исследователей и с экспериментальными данными.

Отметим, что в условиях воздействия на пласты различными реагентами возникают аномалии температ

уры как в самом пласте, так и в зумпфе скважины. Возникновение аномалий в зумпфе происходит за счет заполнения реагентом, плотность которого, как правило, превышает плотность воды и сопутствующей конвекции замещения.

Термические исследования в скважине 838 Южно-Сургутской площади выполнены через 1 сут. после солянокислотной обработки: 3 – фоновый замер до начала работы компрессора; 4, 5 – замеры при закачке до прорыва газа; 5, 6, 7 – сразу, через 1 ч и через 2.5 ч после прорыва соответственно (рис. 6).

На фоновом замере отмечается значительная температурная аномалия в интервале перфорированных пластов (2 452–2 486 м). Зависимость температуры от глубины в указанном интервале, согласно представленной выше теории, обусловлена действием кислоты, поглощенной пластами, на карбонатную составляющую скелета.

В зумпфе скважины вблизи забоя регистрируется повышенный градиент температуры, свидетельствующий о нагревании забоя выпавшей вследствие конвекции замещения кислотой на забой скважины. По термозамерам при работе компрессора отмечается поток жидкости в оба перфорированных интервала. Из изложенного следует, что использование термометрии позволяет оценивать эффективность солянокислотной обработки призабойной зоны пласта.

Итак, на основе асимптотического метода разработана теория, позволяющая рассчитывать температурные поля в нефтяных карбонатосодержащих пластах при кислотном воздействии. Это открывает новые перспективы для разработки способов контроля над процессом воздействия и совершенствования технологии кислотного воздействия.

В заключении подводятся итоги проведенного исследования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

С использованием модификации асимптотического метода построена математическая модель, описывающая взаимосвязанные поля температуры и концентрации раствора кислоты в жидкости, текущей по проницаемому пласту, окружённому непроницаемой средой, при воздействии на нефтяные и газовые карбонатосодержащие коллекторы нефти и газа.

Произведен анализ физических процессов, происходящих при закачке кислоты в карбонатосодержащий пласт, осуществлена математическая постановка задачи о температурных процессах при кислотном воздействии с учетом теплоты химических реакций применительно к нефтегазовым пластам для случая, когда различием теплофизических свойств в зоне реакции и остальной области пористого пласта пренебрегается. Задача представлена в виде бесконечной последовательности краевых задач для коэффициентов разложения искомого решения в асимптотический ряд. Произведено «расцепление» соответствующей цепочки уравнений, и на этой основе осуществлена постановка задач для нулевого и первого коэффициентов разложений. Найдено и физически обосновано дополнительное интегральное условие для первого и более высоких коэффициентов разложения, заключающееся в том, что среднее значение первого и более высоких приближений в интервале пласта при r=0 равно нулю.

Найдено решение нелинейных задач химической кинетики, возникающих при кислотной обработке нефтяных пластов, в аналитическом виде для случаев реакции первого и второго порядка в декартовых и цилиндрических координатах и на этой основе построены функции плотности источников для продуктов химических реакций и градиента давления, входящие в уравнение энергии, зависимости плотности кислоты от пористости среды, плотности кислоты от времени и коэффициента скорости реакции, пористости от времени

На основе результатов расчётов пространственно-временных распределений температуры, плотности раствора кислоты и пористости в естественных условиях, которые описывают особенности возникновения и формирования температурных аномалий в зонах реакции, установлено, что максимальная величина термоаномалии достигается при пористости m=0.91 и плотности закачиваемой кислоты в растворе ra0=212.5 кг/м3 и составляет DT=53.9 K. Зависимость величины термоаномалии от плотности закачиваемой кислоты – линейная. При начальной пористости выше критической m > 0.91 на кривых имеются участки, когда с ростом плотности кислоты температура достигает максимального значения и при дальнейшем повышении плотности остается неизменной; физически это соответствует полному растворению скелета. Важной для практического использования является так называемая критическая пористость m=0.910, которая соответствует случаю, когда однократная закачка соляной кислоты с максимальной плотностью ra0=212.5 кг/м3 полностью разъедает карбонатный пласт.

Сопоставление расчетных теоретических зависимостей с результатами экспериментальных скважинных показывает их хорошее согласие. На основании сопоставления показано, что нулевое приближение описывает величину температурных эффектов в пластах с точностью, достаточной в большинстве практических случаев, а детальное распределение температуры требует использования первого коэффициента разложения.

На основе разработанной теории и анализа экспериментальных кривых показано, что использование термометрии позволяет оценивать эффективность солянокислотной обработки призабойной зоны пласта.

Полученные результаты открывают новые перспективы совершенствования технологии воздействия и контроля за процессом кислотной обработки на основе измерения температуры.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Крупинов А.Г. , Филиппов А.И., Михайлов П.Н. Задача термокаротажа при кислотной обработке нефтяных пластов // Материалы Международной конференции «Тихонов и современная математика», МГУ им. М.В. Ломоносова, РАН, 19 – 25 июня 2006 г. – Москва: Изд-во МГУ, 2006. – С. 25 – 26.

2. Крупинов А. Г,. Филиппов А. И., Михайлов П. Н., Михайличенко И. Н. Расчет полей концентрации при подземном захоронении растворенных радиоактивных веществ // Экологические системы и приборы, №5, 2006. – С. 27 – 35.

3. Крупинов А. Г., Филиппов А.И., Михайлов П. Н. Температурные поля при кислотной обработке нефтяных пластов. – Ханты-Мансийск, 2006. – С. 197 – 200.

4. Крупинов А. Г., Филиппов А.И., Михайлов П.Н. Математическое моделирование химико-гидродинамических задач при кислотной обработке пластов // Вестник херсонского национального технического университета. Вып. 2 (25). – Херсон: ХГНТУ, 2006. – С. 503 – 507.

 Скачать реферат