Введение к работе
Актуальность работы.
Число нефтедобывающих регионов с уменьшающейся, в силу объективных природных факторов, добычей нефти постоянно растет. Поэтому проблема повышения нефтеотдачи пластов является наиболее актуальной в настоящее время. Эффективность добычи нефти можно повысить за счет применения рациональных систем разработки месторождений, совершенствования технологических процессов, широкого внедрения современных методов увеличения нефтеотдачи. В настоящее время коэффициент извлечения нефти составляет в среднем не более 50% от запасов, содержащихся в пласте.
Для высоковязких сортов нефти и природных битумов коэффициент извлечения еще ниже, хотя запасы таких нейтей и природных битумов довольно велики. Поэтому не эызывает сомнений важность проблемы повышения нефтеотдачи пластов, необходимость создания более совершенных методов разработки месторождений. Среди известных способов повышения нефтеотдачи пластов наиболее эффективны физико-химические, тепловые методы и методы вытеснения смешивающимися растворителями и газами. Наиболее перспективными, среди разрабатываемых, методами повышения нефтеотдачи можно назвать методы термического воздействия на пласт, а также их комбинацию с газодинамическим и химическим воздействием.
Цель работы.
Технико-экономическое обоснование эффективности парогазового воздействия на пласт в качестве перспективного метода повышения нефтеотдачи пластов. Выполнение теоретических и экспериментальных исследований рабочих процессов в парогазогенераторах. Разработка технических средств для выработки рабочего тела и применения его для воздействия на нефтяные пласты с целью увеличения нефтеотдачи. Создание опытных образцов парогазогенераторов (ПГГ) и на их основе - термогазогенераторов (ТГГ).
Научная новизна.
Разработана система смесеобразования на основе газожидкостных смесительных элементов типа сопла Лаваля с подводом жидкого компонента в область минимального сечения проточной части. Создана методика расчета смесительных элементов. Получены экспериментальные данные по характеристикам смесительных элементов, на базе которых разработана конструкция ПГГ, обеспечивающего регулирование производительности и параметров парогаза в широком диапазоне.
Разработаны математические модели рабочих процессов в камері сгорания (КС) и камере испарения (КИ) ПГГ. В частности, моделі рабочего процесса в КС описывает нагрев и испарение капель одно-многокомпонентной жидкости, развитие двухфазной турбулентної струи с образованием зоны рециркуляции, неравновесное протекание химический реакций в газовой фазе. Разработана кинетическая модель горения в воздушной среде углеводородных соединений, входящих в состав керосиновых фракций нефтетоплив. Получены данные с влиянии на характеристики рабочего тела режимных и конструктивны) параметров. Определены пределы изменения геометрических параметров КС, при которых сохраняется стабильность процессов горения.
Экспериментально получены данные о влиянии режимных параметров на полноту сгорания, на интенсивность сажеобразования. Получены экспериментальные характеристики рабочего процесса в камере испарения ПГГ.
Разработаны система зажигания топливо-воздушной смеси, система питания и регулирования ПГГ.
Разработаны и созданы опытные образцы (наземный и скважин-ный) парогазогенераторной установки. Получены данные опытно-промышленного применения ПГГ, связанные как с воздействием на нефтяные пласты, так и с особенностями эксплуатации ПГГ.
Разработаны термогазовые генераторы для инициирования внут-рипластового горения, в том числе малогабаритный вариант ТГГ многоразового применения.
Практическая значимость.
Полученные теоретические и экспериментальные результаты могут быть использованы при разработке образцов ПГГ и ТГГ, предназначенных для промышленного производства. Отдельные узлы ПГГ: смесительные элементы, форсуночная головка, система зажигания, камера сгорания, элементы системы питания и регулирования могут найти применение для разработки широкого ряда энергетических установок.
Модели рабочих процессов, а также полученные теоретические и экспериментальные данные могут найти применение для усовершенствования существующих конструкций агрегатов энергоустановок и при разработке новых изделий.
Основные результаты работы внедрены в следующих организациях: АО Татнефть; Нефтегазодобывающее управление Татнефтебитум; Конструкторское бюро химавтоматики (КБХА, г.Воронеж}; Казанское
ОКБ "Союз"; АО Коминефть. Часть опытно-теоретических результатов нашла применение при разработке и создании генераторов горячего воздуха, получивших широкое применение на предприятиях: РАО Газпром; Пермьтрансгаз; Волгатрансгаз; Мострансгаз. К защите представлены:
энергетические, экономические, технические характеристики парогазогенераторов;
физико-математические модели рабочих процессов в камерах сгорания и испарения ПГГ;
системы смесеобразования, зажигания, питания и регули-эования ПГГ;
теоретические и экспериментальные результаты исследований рабочих процессов в ПГГ
Апробация работы.
Диссертационная работа, отдельные ее разделы и результаты декладывались и обсуждались на: Республиканской межотраслевой научно-практической конференции (г.Уфа, 1980г.); VI республиканской межотраслевой научно-практической конференции " Проблемы использования химических средств с целью увеличения нефтеотдачи плас-:ов" (г.Уфа, 3981г.); научно-практической конференции в ИВТ РАН 'Глубинные теплогенераторы для повышения нефтеотдачи" (г.Моск-ia,1982 г.); научно-практической конференции в Отделении физи-щ-технических проблем энергетики РАН (1986г.); Всесоюзном науч-юм семинаре "Проблемы совершенствования теплогенерирующей техни-:и и технологии по повышению нефтеотдачи" (г. Ухта, 1987г.); науч-!о-практической конференции Казанского авиационого института КГТУ) по итогам работы за 1987-1988 гг.; Всесоюзной конференции Современные методы увеличения нефтеотдачи пластов" (г. Бугульма, 989г.); Всесоюзной конференции по проблемам комплексного освое-ия природных битумов и высоковязких нефтей (г.Казань, 1991г.); аучно-практической конференции "Научный потенциал ВУЗов - прог-амма "Конверсия"(г.Казань, 1993г.); международней конференции Проблемы комплексного освоения трудноизвлекаемых запасов нефти и риродных битумов (г. Казань, 1994г. ).
Публикации. Основные результаты работы отражены в 41 публикации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи лав, заключения, списка литературы (122 названия), изложена на 30 страницах основного текста, включая 124 рисунка и 9 таблиц.
