Понятие эффективной температуры при тепловом методе воздействия на пласт

За эффективную температуру пласта принимается температура, дальнейшее повышение которой не приводит к существенному снижению вязкости нефти в пласте.

Рассмотрим на примере импульсно-дозированного теплового воздействия (ИДТВ) на пласт.

При ИДТВ объемы порций теплоносителя V(T) холодной воды V(X) определяются в строго расчетных количествах. Потери тепла в породах, окружающих нефтеносный пласт, а следовательно, и тепловая эффективность процесса зависят в основном от разности температур между продуктивным пластом и окружающими породами. Поэтому при закачке теплоносителя высокого потенциала в больших объемах, т.е. при создании тепловой оторочки, размеры которой составляют 0,6-0,8 порового объема пласта на участке воздействия, создаются условия для больших непроизводительных потерь тепла.

На рис. 4.4 представлена зависимость вязкости пластовой нефти от температуры при давлении 10 МПа; на рис. 4.5 – номограмма зависимости объемов порций импульсов теплоносителя V(T) и не нагретой воды V(X) от эффективной температуры вытеснения нефти Т_эф при разных температурах нагнетаемого теплоносителя Т_а.

Зависимость вязкости пластовой нефти m_н от температуры Т

Рис. 4.4

Зависимость объемных отношений импульсов теплоносителя V(T) и холодной воды V(Х) от эффективной температуры T_эф при разных температурах нагнетаемого теплоносителя Т_а; a=2

Рис. 4.5

При тепловом воздействии следует поддерживать в пласте температуру, не превышающую некоторой минимально необходимой для данного месторождения — эффективной температуры вытеснения Т_эф. Она определяется по графику зависимости вязкости нефти конкретного месторождения от температуры (рис. 4.4), т. е. принимается в качестве эффективной температуры то ее значение, при котором дальнейшее повышение температуры практически не влияет на снижение вязкости нефти.

После определения эффективной температуры вытеснения, естественно, принимается условие, что при суммарном нагнетании теплоносителя и холодного агента в объеме aV_пор средняя температура части пласта bV_пор должна быть равной Т_эф.

В этом случае уравнение баланса тепла будет следующее:

Q(T)r_тi_т + Q(X)r_хi_х = Q₁ + Q₂ + Q₃ ,

где Q(Т) - объем нагнетаемого теплоносителя в пересчете на конденсат;

Q(X) - объем нагнетаемого холодного агента;

Q₁ - количество тепла, накапливаемого в пласте;

Q₂ - количество тепла, выносимого из пласта вместе с добываемой жидкостью;

Q₃ - количество тепла, теряемого в окружающие породы;

r_т, r_х, - плотность теплоносителя и холодной воды, кг/м³;

i_т, i_x - теплосодержание теплоносителя и холодной воды, ккал/кг.

Q(Т) и Q(X) удовлетворяют соотношению

Q(T) +Q(X) = aV_пор.

Приняв a = 2, b = 1, построим номограмму зависимости отношения V(T)/V(X) от эффективной температуры вытеснения для различных значений температур теплоносителя (рис. 4.5).

Видно, что

т. е. коэффициент a определяет суммарную закачку в пласт теплоносителя и холодного агента в долях от объема пор разрабатываемого участка пласта.

Опыт применения традиционных термических методов на конкретных месторождениях показывает, что для достаточного охвата пласта вытеснением необходимо прокачивать через пласт не менее двух объемов пор вытесняющего агента (a ³ 2). Часто в технологических схемах срок разработки залежи высоковязкой нефти определяется суммарной закачкой агентов в размере 2-3 объемов пор. Так, например, в известном способе с использованием тепловых оторочек задают величину оторочки Q(T)/V_пор в пределах 0,4-1,0, а затем 2-3 объема холодной воды вытесняют остаточную нефть.

Значение a = 2 выбирается из практических соображений, т.к. с увеличением a увеличиваются теплопотери в окружающие пласт породы, и эффективность теплового воздействия постепенно снижается.

Коэффициент b используется для обозначения доли прогретой части пласта (b<1, если требуется прогреть не весь пласт, и b=1, если необходим прогрев всего пласта).

Основная практическая задача заключается в следующем: какое количество теплоносителя Q(T) необходимо закачать в пласт и какое должно быть соотношение импульсов V(T)/V(X), чтобы при заданном объеме закачки теплоносителя и холодной воды в количестве двух поровых объемов Q(T)+Q(X)=2V_пор, температура всей части пласта достигала в среднем значения T_ф. Вот почему основным значением коэффициента b является значение b=1.

Таким образом, при a=2 и b=1 по предложенной формуле определяем постоянное значение соотношения импульсов V(T)/V(X) на весь период теплового воздействия.

Использование для этой цели других значений b<1 нецелесообразно, т.к. в этом случае обеспечивается прогрев до Т_эф лишь части объема пласта, и необходимый тепловой фронт не достигает ряда добывающих скважин.

Тем не менее (хотя основными значениями и являются a=2, b=1), формула записана для общих коэффициентов a и b. Преимущество при этом следующее. Например, с помощью общей формулы можно решить обратную задачу.

Допустим, технологический режим осуществляется с известным соотношением импульсов V(T)/V(X)=A. При анализе с целью регулирования процесса разработки важно знать динамику прогрева пласта в любой момент времени.

Задаваясь временем, соответствующим суммарной закачке агентов в количестве Q(T)+Q(X)=0,5V_пор; a = 0,5, из формулы (4.5) определяем b, т.е. определяем часть порового объема, прогретого до температуры Т_эф.

Так, если для Т_а=320°С; c = 0,4; Т_эф=50°С процесс вести с отношением импульсов V(T)/V(X)=0,5, то к моменту суммарной закачки Q(T)+Q(X)=0,5V_пор; a=0,5 по формуле получаем значение b=0,32. Это значит, что к данному моменту будет прогрето до T_эф около одной трети объема пор пласта.

Номограмма режима ИДТВ V(T)/V(X) =f(Tэф, Tа), a=3

Рис. 4.6