Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из важнейших
аспектов разработки нефтегазовых месторождений является выбор технологических и инженерных решений эксплуатации скважин с целью предотвращения осложнений из-за склеротических процессов, связанных с отложениями парафинов на внутренние стенки скважин. Эти явления, приводящие к снижению дебита скважин и их остановке, зависят не только от гидродинамических и теплофизических процессов внутри подъемной колонны, но и от теплового взаимодействия скважины с окружающей породой. Кроме того, в условиях Севера на значительных участках прохождения скважин, горные породы представляют собой мерзлые водонасыщенные среды. Поэтому в процессе взаимодействия между скважиной и породой воьруг скважины могут образовываться протаявшие зоны, наличие которых, в свою очередь, будет влиять на интенсивность теплопередачи. Анализ возможных осложнений при эксплуатации скважин из-за отложений твердой фазы на ее внутренние стенки, разработка методик различных мероприятий по предотвращению этих отложений, должны опираться на теоретические модели, учитывающие совместное проявление отмеченных процессов.
Однако, к настоящему времени отсутствует комплексное математическое описание работы скважины; исследование каждого из процессов проводилось без учета влияния других, либо учитывался дополнительно какой-то один фактор. Практика же показывает, что чем шире круг моделируемых процессов и условий их применения, тем точнее и надежнее выполняемые на его основе прогнозы. Все это в конечном итоге и определяет актуальность диссертации.
Цель работы. Разработка теоретической модели процессов, происходящих при эксплуатации нефтяных и газонефтяных скважин в условиях мерзлых пород; изучение на основе модели различных тепловых способов предупреждения парафинообразования в скважине.
Научная новизна. Создана математическая модель
работы добывающей скважины в осложненных условиях и
впервые в комплексе учитывающая такие взаимосвязанные
обстоятельства, как: двухфазные течения в скважинах при
наличии фазовых переходов; отложение твердой фазы на
стенки скважины; теплообмен скважины с окружающей
мерзлой породой с образованием протаявших зон.
Разработан оригинальный метод расчета кинетики роста парафиноотложений на стенках скважины. Показано влияние устьевого давления на температурную обстановку в стволе скважины. Установлено, что парафиноотложения не только не оказывают стабилизирующего воздействия на темпы своего роста, а напротив, интенсифицируют этот процесс.
Практическая ценность. Построенная в диссертационной работе теоретическая модель может служить основой для компьютерного моделирования работы скважины; полученные результаты могут быть использованы при обосновании наиболее эффективных существующих способов и при разработке новых методов предотвращения парафиноотложений.
Достоверность полученных результатов подверждается корректным использованием основных положений механики многофазных сред и термодинамики, а также сопоставлением полученных численных результататов с аналитическими решениями и с результатами других исследователей.
Апробация работы. Результаты, приведенные в диссертации, докладывались и обсуждались на семинарах по динамике многофазных сред Института механики многофазных систем СО РАН под руководством академика Р.И.Нигматулина и профессора А.А.Губайдуллина (1993-1995 гг.), на расширенном научно-техническом совете ПО "Уренгойгазпром", Новый Уренгой, 1993 г.
Публикации. Основные результаты диссертации
отражены в 5 работах, список которых приведен в конце автореферата.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержащего 66 наименований. Объем диссертации составляет 126 страниц, включая 34 рисунка, 2 таблицы.