Разработка месторождений путем закачки теплоносителей в пласт методом тепловых оторочек

 Саратовский государственный университет

Финансово-экономический  институт

Кафедра «Финансы и кредит» 
 

«К защите допускаю»

Заведующий  кафедрой

_________________

_________________

___________2010 г.

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

на тему: 

     «Разработка месторождений путем закачки теплоносителей в пласт методом тепловых оторочек» 

     Студент  группы  ФК (09) _________________ Аксенюк И.А.

                                                           ( подпись) 

      

     Руководитель:    

                                                       ____________      Новгородов Е.Д.

                                                          ( подпись)  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Саратов 2010 г. 

СОДЕРЖАНИЕ 

1.ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................3

2.Понятие о методе тепловой оторочки………………………………………..5

3.Разработка  месторождений путем закачки теплоносителей в пласт методом тепловых оторочек………………………………………………………………6

4.ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………..12

5.ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 

    Разработкой нефтяных месторождений называют осуществление научно обоснованного процесса извлечения из недр содержащихся в них углеводородов и сопутствующих им полезных ископаемых. Этот процесс включает разбуривание месторождений и выработку запасов нефти и газа.

    Наука о разработке нефтяных месторождений  относится к горным наукам. Горное дело – древнейший род занятий человека. Находить полезные ископаемые и пользоваться ими человек начал в каменном и бронзовом веках. Сами названия этих эпох в развитии человечества связаны с добычей и изготовлением орудий из камня и бронзы, т.е. с горным делом.

    В более позднее время (в конце  XIXв.) для добычи нефти стали сооружать скважины.

    Разработка нефтяных месторождений – интенсивно развивающаяся область науки. Дальнейшее ее развитие будет связано с применением новых технологий извлечения нефти из недр, новых методов геологического, геофизического и гидродинамического изучения пласта, внутрипластовых процессов, управлением разработкой месторождений, использованием совершенных методов планирования разведки и разработки месторождений с учетом данных смежных отраслей народного хозяйства, развитием методов детального учета строения пластов и характера протекающих в них процессов на основе детерминированных адресных моделей, реализуемых на мощных компьютерах.

    Разработка  нефтяных месторождений связана  с существенным вмешательством человека в природу и поэтому требует безусловного соблюдения установленных норм по охране недр и окружающей среды.

    В курсе разработки нефтяных месторождений  комплексно используют многие важные положения геологии, геофизики, физики пласта, подземной гидрогазомеханики, механики горных пород, технологии эксплуатации скважин и систем добычи нефти, экономики и планирования.

    Вместе  с тем разработка нефтяных месторождений – это не конгломерат геологии, подземной гидромеханики, технологии добычи нефти и экономики, а самостоятельная комплексная область науки и инженерная дисциплина, имеющая свои специальные разделы, связанные с моделированием пластов и протекающих в них процессов, с учением о системах и технологиях разработки месторождений, проектированием и регулированием разработки месторождений.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Понятие о методе  тепловых оторочек 

    Метод тепловой оторочки  (a. method of heat margin; н. Erwarmung der Schichten, Schichterwarmungverfahren; ф. methode de la frange de chaleur; и. metodo de estratos calentados) – метод повышения нефтеотдачи продуктивного пласта, основанный на создании в нём перемещающейся зоны повышенных температур, что приводит к разжижению нефти и вытеснению её из коллектора.        

    Разновидность Термических методов добычи нефти. Используется при разработке месторождений тяжёлых и вязких нефтей.        

    Наиболее  благоприятные условия применения метода тепловых оторочек: большая толщина пласта (св. 10м), глубина залегания до 1000м, высокие значения пористости (св. 20%) и нефтенасыщенности (св. 50%).        

    Тепловая  оторочка создаётся закачкой в пласт  теплоносителя (горячая вода, пар) через нагнетатательные скважины под давлением до 16 МПа при температуре 100-350°С. Использование теплоизоляционных труб позволяет снизить потери тепла при движении теплоносителя к забою нагнетатательных скважин до 2-3%, но значительная часть поступающего в пласт тепла рассеивается в породах, окружающих нефтенасыщенный коллектор. Теплопотери увеличиваются пропорционально увеличению прогретых площадей пласта.        

    Длительная  закачка теплоносителя приводит к постепенному снижению эффективности  этого метода воздействия на пласт. Может наступить такой момент, когда дополнит. Объём добытой нефти окажется меньше, чем её требуется для производства теплоносителя. Поэтому практически во всех случаях после закачки некоторого объёма теплоносителя (1-2 объёма пор нефтенасыщенного коллектора) переходят к закачке холодной воды, которая перемещает тепловую оторочку от нагнетатательных скважин к добывающим. Нагнетание холодной воды ведут с максимально возможным темпом, что способствует большей сохранности тепловой оторочки. При проектировании разработки нефтяных месторождений с применением метода тепловых оторочек наиболее важен выбор момента перехода от нагнетания теплоносителя к закачке холодной воды.        

    Метод тепловых оторочек используется также в комплексе с методом Внутрипластового горения. Наиболее эффективен после реализации сухого внутрипластового горения, при котором значительная часть генерированного тепла остаётся в продуктивном пласте или рассеивается в окружающих породах. В последнем случае применение метода тепловых оторочек способствует существенному росту экономических показателей разработки месторождений, т.к. снижаются затраты на закачку воздуха, утилизацию газов горения и эксплуатацию скважин.        

    Впервые сочетание внутрипластового горения и заводнения с образованием движущейся тепловой оторочки реализовано на месторождении Ницу (Япония), где после выжигания части объёма пласта нефть вытеснялась за счёт естественного водонапорного режима.        

    В СССР метод тепловых оторочек впервые применён на месторождении Охинское (Сахалин), где после нагнетания в пласт пара производили закачку холодной воды. Метод тепловых оторочек используется в большинстве технологий закачки теплоносителя или внутрипластового горения как последняя завершающая стадия разработки скважинным или термошахтным способом (Ярегское, Кенкиякское и др. месторождения).  
 

      Разработка месторождений путем закачки теплоносителей в пласт методом тепловых оторочек 

        По этому методу вместо непрерывной закачки теплоносителя после проникновения его в пласт через определенное время можно нагнетать воду при пластовой температуре. При этом в пласте создается перемещающаяся в направлении процесса вытеснения нефти нагретая область, получившая название тепловой оторочки. Способ перемещения нагретой области в глубь пласта путем закачки в него холодной воды, т.е. воды с температурой, близкой к пластовой, был предложен в 50-х гг., но только в 60-х гг. по экспериментальным и теоретическим данным обосновали метод тепловых оторочек как способ разработки нефтяных месторождений. Были разработаны методики выбора оптимальных размеров тепловых оторочек при различных геолого-физических условиях пластов, темпах нагнетания в пласт теплоносителей, их параметрах и других технологических показателях разработки месторождений.

    Использование тепловых оторочек позволяет получить несколько меньшую нефтеотдачу по сравнению с этим показателем при непрерывной закачке теплоносителей в пласт. Но в таком случае на подготовку горячей воды или пара значительно меньше тратится энергии.

    Если  рассматривать отношение дополнительно  извлеченной нефти, получаемый при  использовании метода тепловой оторочки, к затрате тепла О_т на нагрев теплоносителя, то оптимальные размеры оторочки и других показателей теплового воздействия достигаются при условии

                                                       

    Конечно, если учитывать другие критерии, в  принципе можно выбирать иные показатели теплового воздействия, не обязательно в точности соответствующие условию.

    Рассмотрим распределение температуры в прямолинейном пласте при создании в нем тепловой оторочки за счет закачки горячей воды, основываясь на решении. Вначале закачивают в пласт горячую воду с начальной температурой Т = Г, и ДГ = ДГ). В момент времени 1 = 1, температура этой воды снижается скачком до Г = Г_пл или становится ДГ = 0 при х = 0.

    Так как исходное уравнение, описывающее распределение температуры при закачке в пласт горячей воды, линейное, то сумма двух его решений  есть  тоже решение.   Поэтому, чтобы получить распределение температуры в прямолинейном пласте при создании в нем тепловой оторочки, нужно из решения (VII.20) вычесть такое же решение, но зависящее не от г, а от I—г, и. ~ момент начала закачки в пласт воды с температурой, равной пластовой).

    В результате для определения распределения  перепада температуры АТ(х, О в пласте с тепловой оторочкой получим следующую формулу:

      

    Первый  член в формуле справедлив при Ь > Ьх/а, а второй - при г-{. > Ьх/а. Входящие в формулу обозначения те же, что и в предыдущих параграфах.

    Как следует из максимальная температура в пласте достигается при х = х_тах, причем

    

    Рассмотрим  пример вытеснения нефти водой методом  тепловой оторочки.

    Пример. Закачка горячей воды в пласт при ДГ, = 200 К ведется с тем же расходом <7 = 150 м³/сут. Однако через I. = 200 сут после начала процесса вытеснения нефти переходят на закачку холодной воды с ДГ = 0. Будем считать, что процесс разработки рассматриваемого пласта ведется в течение г = 500 сут. К.п.д. системы водогрейная установка - водопровод - скважина составляет 0,6. Теплота сгорания условно сжигаемой в котлах нефти для производства горячей воды составляет 3,8-Ю⁷ кДж/т. Определим распределение температуры в пласте в различные моменты времени, а также остаточную нефть по сравнению с этими параметрами при вытеснении нефти из пласта холодной водой к концу разработки пласта, т.е. при I = 500 сут, как в случае использования тепловой оторочки, так и во время непрерывной закачки в пласт горячей воды.

    Определим по формуле распределение температуры в пласте в различные моменты времени I. Распределение температуры при вытеснении нефти горячей водой методом тепловой оторочки при I = = 300, 400 и 500 сут с начала закачки воды. Видим, что температура в тепловой

      
 

      Рис 1. Распределение температуры в прямолинейном пласте при вытеснении из него нефти горячей водой методом тепловой оторочки:

    1 — через 300 сут после начала процесса; 2 — через 400 сут; 3 — через 500 сут; 4 — при непрерывной закачке горячей воды в пласт в течение 500 сут.