Физики ТюмГУ выявили пути повышения нефтеотдачи месторождений тяжелой нефти
Моделирование пароциклической обработки добывающих скважин, применяемой для повышения нефтеотдачи от месторождений тяжелой нефти, и анализ влияния на основные технологические параметры происходящих при этой технологии конвективных процессов, выполнили ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ), 10 января сообщает пресс-служба вуза.
С учетом того, что 80% всех запасов нефти и газа содержатся в месторождениях тяжелой (трудноизвлекаемой) нефти, а доля запасов легкой нефти постоянно снижается, для поддержания темпов добычи возникает необходимость в совершенствовании методов разработки месторождений трудноизвлекаемых запасов углеводородов.
Согласно последним исследованиям, пароциклическое воздействие на нефтяной пласт повышает коэффициент извлечения нефти на 14%.
Данный метод заключается в закачке пара в добывающую скважину и последующей паротепловой конденсации, после чего выполняется добыча нефти. Эти действия составляют цикл пароциклической обработки (ПЦО). Его экономическая эффективность определяется длительностью времени добычи нефти после пароциклического воздействия.
Ученые ТюмГУ создали аналитическую модель для расчета объема прогретой области и добываемой в результате нефти. При этом максимальный объем вычисляется на основе уравнения теплового баланса, а минимальный — на основе уравнения теплопроводности.
Результаты исследования созданной интегральной модели пароциклического воздействия, учитывающей гравитационную сегрегацию фаз и позволяющей провести анализ параметров, которые определяют технологическую и экономическую эффективность процесса, разработчики представили в статье «Влияние конвективных процессов на технологические параметры пароциклического воздействия на нефтяные пласты», вышедшей в «Инженерно-физическом журнале».
Соавторы статьи Александр Гильманов и Александр Шевелёв уточнили, что моделирование процесса ПЦО и других тепловых методов, применяемых для увеличения нефтеотдачи, требует использования подробных математических моделей многофазной неизотермической фильтрации, которые, в свою очередь, требуют большого объема входной информации об объекте разработки.
В своей статье авторы впервые показали, что их модель, учитывающая форму теплового фронта, позволяет приблизить значения рассчитываемых параметров к реальным данным.
Для экспериментального подтверждения эффективности модели использовались данные по разработке месторождения Sho-Vel-Tum, открытого в 1950-е годы в США в штате Оклахома, но промышленная добыча нефти на котором началась в 1986 году. Для месторождения характерна высокая вязкость нефти, составляющая 2 Па·с.
В результате исследования было установлено, что применяемый в настоящее время подход к интегральному моделированию пароциклического воздействия не учитывает гравитационную сегрегацию пара. Ее учет позволил разработчикам новой модели повысить точность расчетов в 2,6 раза.
Кроме того, выяснилось, что время паротепловой конденсации на месторождении Sho-Vel-Tum было необоснованно завышено в четыре раза, что привело к простою скважин. Также ученые установили, что длительность интервала добычи характеризуется медленным падением объема добываемой нефти. Поэтому эффективное применение пароциклического воздействия требует лишь небольшого количества циклов процесса.
Использование модели физиков ТюмГУ, учитывающей гравитационную сегрегацию и конвективные тепловые потоки пара, позволит определять для процесса пароциклической обработки скважин, добывающих тяжелую нефть, его технологические показатели, в числе которых время закачки пара и время паротепловой конденсации.
