Расчет теплопроводности нефтенасыщенных песчаных грунтов
- 1 — Университет природопользования
- 2 — Санкт-Петербургский горный университет
- 3 — Санкт-Петербургский горный университет
Аннотация
В настоящее время Россия обладает значительными запасами тяжелой высоковязкой нефти, конечный коэффициент извлечения которых не превышает 0,25-0,29 при использовании современных и эффективных методов разработки месторождений. Наиболее перспективными из существующих методов являются тепловые, основным недостатком которых остаются большие материальные затраты, приводящие в конечном итоге к значительному повышению себестоимости добываемой нефти. Таким образом, совершенствование существующих и создание более эффективных тепловых методов разработки месторождений является важной задачей в нефтедобыче. Перспективным направлением развития термических методов добычи является разработка забойных электропарогенераторов. В отличие от традиционных методов паротепловой обработки пластов, предусматривающих закачку пара с поверхности, скважинные электротермические устройства позволяют снизить потери энергии и повысить качество пара, закачиваемого в пласт. Для успешной и эффективной организации добычи нефти и осуществления рациональной разработки месторождений высоковязкой нефти с применением скважинного электротермического оборудования необходимо учитывать характер распространения теплового воздействия как в продуктивном пласте, так и в окружающем его пространстве, включая кровлю и подошву. Одной из основных величин, характеризующих данный процесс, является теплопроводность нефтесодержащих пород. В статье рассмотрен состав типичных нефтенасыщенных песчаных грунтов, проведены исследования тепло- и массопереноса в нефтенасыщенных грунтах, изучено влияние различных параметров на теплопроводность неоднородной системы, предложен метод расчета теплопроводности нефтеносных грунтов методом последовательного сведения многокомпонентной системы к двухкомпонентной и доказана справедливость предлагаемого подхода путем сопоставления полученных расчетных зависимостей и экспериментальных данных.
Литература
- Abramovich B.N., Sychev Yu.A. Problems of ensuring energy security of raw mineral resources enterprises. Zapiski Gornogo instituta. 2016. Vol. 217, p. 132-139 (in Russian).
- Antoniadi D.G., Garushev A.R., Ishkhanov V.G. Handbook of thermal oil production methods. Krasnodar: Krasnaya Kuban'. 2000, p. 464 (in Russian).
- Gil'manov A.Ya., Shevelev A.P. Physical and mathematical modeling of steam-assisted gravity drainage of heavy oil deposits based on the material balance method. Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta. Fiziko-matematicheskoe modelirovanie. Neft', gaz, energetika. 2017. Vol. 3. N 3, p. 52-69. DOI: 10.21684/2411-7978-2017-3-3-52-69 (in Russian).
- Zagrivnyi E.A., Kozyaruk A.E., Bataev S.N. Electrothermal system based on a well electrode heater with a power of more than 500 kW for thermal treatment of a high-viscosity oil reservoir. Elektrotekhnika. 2003. N 5, p. 61-69 (in Russian).
- Alekseev A.D., Zhukov V.V., Strizhnev K.V., Cherevko S.A. Study of hard-to-recover and non-traditional objects according to the principle of «reservoir factory in the formation». Zapiski Gornogo instituta. 2017. Vol. 228, p. 695-704. DOI: 10.25515/PMI.2017.6.695 (in Russian).
- Kudinov V.I. Improving thermal methods for the development of high-viscosity oil fields. Moscow: Neft' i gaz, 1996, p. 284 (in Russian).
- Molchanov A.A., Ageev P.G. The introduction of new technologies is a reliable way to extract the remaining reserves of hydrocarbon deposits. Zapiski Gornogo instituta. 2017. Vol. 227, p. 530-539. DOI: 10.25515/PMI.2017.5.530 (in Russian).
- Zagrivnyi E.A., Kozyaruk A.E., Malarev V.I., Mel'nikova E.E. Prospects for using bottomhole electrothermal systems to enhance oil recovery of heavy high-viscosity oil formations. Elektrotekhnika. 2010. N 1, p. 50-56 (in Russian).
- Proskuryakov R.M., Kopteva A.V. Non-destructive methods for monitoring the quality and quantity of oil flows. Zapiski Gornogo instituta. 2016. Vol. 220, p. 564-567. DOI: 10.184541/PMI2016.4.564 (in Russian).
- Zagrivnyi E.A., Malarev V.I., Lakota O.B., Zyrin V.O. Ecological and economic prospects for the use of electrothermal systems for the production of high-viscosity oil. Neftyanoe khozyaistvo. 2012. N 11, p. 118-121 (in Russian).
- Khisamov R.S. Analysis of the development efficiency of super-viscous bituminous oil reserves with steam gravity treatment. Neftyanoe khozyaistvo. 2014. N 7, p. 24-27 (in Russian).
- Dul’nev G.N., Malarev V.I. Theory of flow in the conductivity problem of inhomogeneous media. Journal of Engineering. Physics and Thermophysics. 1990. Vol. 59. Iss. 3, р. 1217-1231. DOI: 10.1007/BF00870519
- Gülşad Küçük, Gonzalez Marcial, Cuitiño Alberto M. Effective thermal expansion property of consolidated granular materials. Materials (Basel). 2017. 10 (11). DOI: 10.3390/ma10111289
- Verma L.S., Shrotriya A.K., Singh U., Chaudhary D.R. Heat storage coefficient – an important thermophysical parameter and its experimental determination. Journal of Physics D: Applied Physics. 2000. Vol. 23. N 11. DOI: 10.1088/0022-3727/23/11/009
- Jaeger H.M., Nagel S.R., Behringer R.P. Granular solids, liquids, and gases. Reviews of Modern Physics. 1996. N 68, р. 1259-1273. DOI: 10.1103/RevModPhys.68.1259
- Litvinenko V.S., Kudryashov B.B., Solovjev G.N. Feasibility of high temperature penetrators in improving geothermal drilling technology. Geothermal Resources Council Transactions. 1997. Vol. 21, p. 113-117.
- Malarev V.I, Kopteva A.V. Borehole electric steam generator electro-thermal calculation for high-viscosity oil productive layers development: International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 2017.
- St. Petersburg. 16-19 May. DOI: 10.1109/ ICIEAM.2017.8076341
- Sobota J., Palarski J., Plewa F., Strozik G. Movement of solid particles in vertical pipe: The Proceedings of The Seventh (2007). ISOPE Ocean Mining (and Gas Hydrates) Symposium. Lisbon. Portugal. 2007, р. 197-207.
- Nascimento C.M. Design, оptimization and operation of SAGD wells using dynamic flow simulations: SPE Western Regional Meeting. 2015. 23-26 May. Anchorage. Alaska. SP-174494-MS.
- Shrotriya A.K., Verma L.S., Singh R., Chaudhary D.R. Prediction of the heat storage coefficient of a three-phase system. Journal of Physics D: Applied Physics. 2000. Vol. 24. N 9. DOI 10.1088/0022-3727/24/9/003
- Siu W.W.M., S.Н.-K.Lee. Transient temperature computation of spheres in three-dimensional random packings. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2004. Vol. 47, р. 887-898. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2003.08.022
- Vargas W.L., McCarthy J.J. Heat conduction in granular materials. American Institute of Chemical Engineers Journal. 2001. Vol. 47. N 5, р. 1052-1059. DOI: 10.1002/aic.690470511
- Yun T.S., Santamarina J.C. Fundamental study of thermal conduction in dry soils. Granular Matter. 2008. N 10, р. 197-207.
- Zargar Z., Farouq Ali S. Analytical Treatment of SAGD – Old and New: SPE Canada Heavy Oil Technical Conference. 2016. 7-9 June. Calgary. Alberta. Canada. SPE-180748-MS.