Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. В связи с задачами максимального'использования ресурсов нефтегазоносных районов, освоения нефтяных, газовых и геотермальных месторождений, расположенных в зонах многолетие*» мерзлоты, проблемой извлечения остаточных запасов высоковязких нефтей возрастает интерес к глубокому изучению процессов тепломассопереноса в пористых средах, к использованию аномалий теплофизичесгаяс свойств"сверхкритических флюидов для разработки новых методов повышения нефтеотдачи пластов.^
При длительной (30-50 лет) эксплуатации протаивали» подвергается значительная часть мерзлого массива вокруг сквалины. Выяснение влияния коэффициента теплопередачи транспортируемого флюида ft горной порода на процесс теплолереноса в мерзлом массиве позволяет предсказать безопасные расстояния для дорожностроительных опор, прогнозировать сниизние прочностных характеристик мерзлых пород во времени, рассчитать оптимально приемлемые расстояния мэдду скваяинаш эксплуатационного ряда в зависимости от избранной конструкции колонна
Существующими способами шшо извлечь от 20 X до 60 % заключенное в пласте нефти при среднем коэффициенте извлечения 0,3-0,4. Поэтому проблема разработки более эффективных методов повышения нефтеотдачи пластов является весьма актуальной задачей. . Учет критических аномалий теплофизических свойств фильтрующихся флюидов и смесей позволяет на качественно новом уровне исследовать процессы течения и вытеснения в пористых средах. Использование близ- и сверхкритических флюидов для вытеснения углеводородного сырья из. пористой среды, а такие управление характером смачивания путем приближении системы к близкритическому-состояних), позволяет разработать принципиально новый способ извлечения углеводородов из недр.
В свпаїг с этим очевидна актуальность работы. Работа выполнена в соответствии с общеакадемической программой фундаментальных исследований "Физико-технические проблемы энергетики", 1991-20ОО ГГ., грантами РИМ N93-05-8527 и N96-02-16005.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. 1. Исследование влияния коэффициента теплопередачи транспортируемого флюида к горной породе на процесс оттаивания иералых пород вокруг эксплуатируемых на длительный период времени (SO-50 лет) скважин и определение оптимально безопасках расстояний между сквахшами эксплуатационного ряда в зависимости от избранной конструкции колонны.
Z. Исследование влияния аномального изменения теплофизичес-іак свойств веществ (флжідов) вблизи критігаеской точки на процессы тепломассопереаоса и пористых средах.
НАУЧНАЯ НОВКЗНЛ. 1, Впервые с иетюльзовзшзэы метода гозха фазового фронта з узел разностной сетки для коэффициентов теплопередачи добываемого флюида [0,2-5,0 Вт/(м2*К)Э получены расчетные значений движения фронта оттаивания мерзлой горной породы вокруг эксплуатируемой длительное врекя (30-50 лет) скваетны. Показано, что наличие тепловой запиты мерзлого горного ыассива позволяет в 2-3 раза уменьши, проектируете расстояния меаду скватлі-нэли эксплуатационного ряда.
-
Разработана методика расчета двумерных задач протаивашш .мерзлой горной породы вокруг эксплуатируемой скватшны для случая рядной системы ксвакин с использование!.-! криволинейной неравномерной конечно-разностной сетки в учетом зависимости реальных.изменений теплофизическия параметров (плотности, теплоемкости, теплопроводности) вода от температуры вблизи точки плавления (фазового перехода), где эти параметры испытывают аномальные изменения.
-
Разработана количественная термодинамическая модель третичного вытеснения остаточного углеводородного сырья из пористого
5 коллектора с помощью близ- и сверхкритшеских флшдов.
-
Епервыэ, для математического моделирования процесса сме-пивзлщегося вытеснения углеводородов из пористоЯ среды использо-вани: а) неіслассическое (сісеЯлингсвскоо) уравнение состояния близ-и сверхкритического растворителя (воды), которое корректно описывает критически аномалии термодинамических свойств; С)уравнение для транспортных свойств (вязкости) воды, вытекзлздее из динамического сісеЯлинга.
-
Показана эффективность использования особых свойств фякя-дов в близ- и сверхкритических состояниях для разработки яаучких основ новых сверхкритических технологий.
НАУЧНАЯ И ІРАІГГІ-ІЧЕСДАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. 1. Предлагаемая t.«-тодика определения оптиі,!ально безопасных расстояния между скважинами эксплуатационного ряда з зависимости от избранноЯ г.онетрул-ции колонны молэт быть применена при освоении нефтяных, газовых я геотермальных месторождения расположенных в зонах многолетней мерзлоты Севера и Севера-Востока страны.
2. Разработанная модель близ- и свврхкртывсхой экстракции углеводородного сырья из пористой среды может быть использована при создании новых технология третичных вытеснения остаточных нефтепродуктов. Шдель с успехом ютяэт быть использована для создания установки, технологических линий очистки пористых материалов с помояьй сверпфитичаскях фггпдов, например при регенерации активированного угля, очистки почвы от еиегототокскчикх органических соединений.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД автора заключался в разработке математических моделей: протаивания мерзлых пород вокруг эксплуатируемых сква-па: процесса смешивающегося вытеснения углеводородов из пористой среды; разработке алгоритмов и проведении расчетов на ЭШ
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работы докладывались и
обсуадались на научных сессиях ДВД РАН /І&хачкала, 1985,1988 гг/, на 6-й Азиатской конференции по теплофизическим свойствам веществ /Пекин 1992 г/, на Международной конфэренции по сверхкритической флюидной экстракции /Махачкала 1985 г/.
ПУБЛИКАЦИИ. Ш результатам исследования опубликовано 12 научных работ.
СТРУКТУРА И ОВЬЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 123 наименований, прилояэнш. Робота изложена на 204 страницах; содержит 38 рисунков и 14 таблиц.