Исследование температурных полей в нефтеносных пластах при пороховом воздействии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат физико-математических наук Салихов, Рустям Фанилевич
- Специальность ВАК РФ01.04.14
- Количество страниц 120
Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Салихов, Рустям Фанилевич
ВВЕДЕНИЕ.
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ.
ГЛАВА 1. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОРОХОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕФТЕГАЗОВЫЕ ПЛАСТЫ.
1.1. Обзор литературы, посвященной особенностям температурных полей при фильтрации жидкостей.
1.1.1. Некоторые сведения о фазовых переходах при фильтрации нефти.
1.1.2. Особенности гидро- и термодинамики парафинистых нефтей.
1.2. Обзор тепловых методов повышения нефтеотдачи пластов.
1.3. Основные уравнения, описывающие физические поля при пороховом воздействии.
1.3.1. Уравнения гидродинамических полей в скважине.
1.3.2. Уравнения волновых процессов в пласте.
1.4. Основные уравнения.
1.4.1. Эффективные источники тепла фазовых переходов при фильтрации парафинистой нефти.
1.4.2. Закон Дарси для фильтрации парафинистой нефти.
1.4.3. Уравнение теплового баланса.
1.4.3. Уточнение вида температурной функции плавления.
1.4.4. Зависимости вязкости от температуры.
1.5. Выводы.
ГЛАВА 2. ПОЛЯ ДАВЛЕНИЙ В СКВАЖИНЕ И ПЛАСТЕ ПРИ ПОРОХОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ.
2.1. Волновые поля давления в скважине при пороховом воздействии.
2.2 Поля давлений в пласте при пороховом воздействии.
2.2.1. Волновые поля в пласте с абсолютно жестким контуром питания
2.2.2. Волновые поля давления в пласте при пороховом воздействии.
2.3. Оценка коэффициента затухания, обусловленного трением в жидкости, и собственных частот.
2.4. Выводы.
ГЛАВА 3. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПОЛЯ В ПЛАСТЕ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПОРОХОВЫМИ ЗАРЯДАМИ.
3.1. Асимптотическое разложение задачи.
3.2. Нулевое приближение как решение осредненной задачи.
3.3. Предельный случай нулевого приближения.
3.4. Постановка задачи для первого коэффициента разложения.
3.5. Задача для остаточного члена.
3.6. Температурное поле при колебательном движении парафинистых нефтей в пласте.
3.6.1. Влияние температурной зависимости вязкости.
3.6.2. Учет вклада тепловыделения при горении.
3.7. Решение задачи в нулевом и первом приближениях.
3.8. Выводы.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Теплофизика и теоретическая теплотехника», 01.04.14 шифр ВАК
Математическое моделирование температурных процессов в фильтрационно-волновых полях с учетом фазовых переходов2004 год, кандидат физико-математических наук Ефимова, Галина Федоровна
Исследование полей давления и температуры в нефтеносных пластах при пороховом воздействии2014 год, кандидат наук Ковальский, Алексей Алексеевич
Температурные поля в скважине и пластах при фильтрации химически- и радиоактивных растворов в асимптотическом приближении2009 год, доктор физико-математических наук Михайлов, Павел Никонович
Нестационарный тепло- и массоперенос в нефтенасыщенных пористых средах2000 год, доктор физико-математических наук Шарафутдинов, Рамиль Фаизырович
Определение технологических показателей разработки при вытеснении парафинистой нефти водой1984 год, кандидат технических наук Ушаков, Владимир Владимирович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование температурных полей в нефтеносных пластах при пороховом воздействии»
Актуальность проблемы. Практически на всех эксплуатируемых месторождениях России в течение последних лет наблюдается тенденция реанимации малодебитных и неработающих скважин. При этом бездействующий фонд скважин на ряде месторождений достигает 40%, а в среднем по стране - 16% эксплуатационного фонда [32]. Основными причинами вывода скважин из эксплуатации являются: нерентабельность скважин, связанная с уменьшением углеводородного сырья и низкого пластового давления; кольматация присква-жинной зоны пласта (ПЗП) асфальтосмолистыми и парафинистыми отложениями; трудноизвлекаемость битумных нефтей,. приводящая к экономической нецелесообразности их извлечения; низкая проницаемость в пластах с ухудшенными коллекторскими свойствами.
Одним из методов - воздействия на- нефтеносный- пласт с целью увеличения дебита является термический« метод, основанный, на уменьшении вязкости нефти при повышении температуры и очистке призабойной зоны от выпавших тяжелых углеводородов и асфальтосмолистых веществ. Изучению'механизма процессов, уменьшающих проницаемость ПЗП, посвящено значительное количество теоретических и экспериментальных исследований: Чекалюк Э.Б., Оганов К.А. [95], Бурже Ж., Сурио П., Комбарну М. [9], Сургучев М.Л. [74] и др. [4], [8], [13], [33], [45,46,47], [54], [71]. Согласно результатам этих исследований, основными способами термического воздействия на ПЗП являются прогрев различными нагревателями (электрический, индукционный, огневой и теплом, выделяющимся в ходе искусственно вызванных химических реакций) [17], [46, 47]; нагнетание различных теплоносителей (горячей воды, пара и газа) [9], [57]; создание внут-рипластового горения; технология акустического воздействия [13], [15], [28], [8]. Одним из, перспективных направлений в технологии импульсного воздействия является воздействие на пласт с помощью энергии пороховых газов термогазогенераторов [58].
Горение порохового заряда термогазогенератора в скважине, полностью или частично заполненной жидкостью, сопровождается образованием газообразных высокотемпературных продуктов взрывчатого разложения пороха, повышением давления и температуры, пульсацией давления с затухающими амплитудами в течение времени, значительно превышающего время горения заряда. При этом колебательный режим создается естественно, и процесс горения можно использовать как удобный генератор колебательного поля давлений.
Успешное применение порохового воздействия невозможно без развития вопросов термодинамики и теплофизики, связанных с горением порохов в скважинных условиях. Ситуация в данном случае осложняется тем, что поля давления и температуры являются взаимосвязанными, что повышает сложность их исследования. Даже простая численная реализация соответствующих задач требует применения суперкомпьютеров для получения, необходимых результатов'за разумный интервал времени.
В настоящее время осуществляется,поиск путей уменьшения вредоносного влияния температуры и давления на обсадную колонну и цементное кольцо за счет регулирования процесса горения, а также модернизации конструкции порохового заряда. Для совершенствования технологий воздействия на ПЗП уникальным высококонденсированным источником энергии пороховых зарядов необходимо проведение углубленных теоретических исследований, в частности, полей давлений, смещений и скоростей в скважине при пороховом воздействии. Одним из важнейших направлений исследований в этом плане является развитие теории волновых полей, возникающих в системе «скважина-пласт-окружающие породы» в условиях термического воздействия пороховыми зарядами.
Близкие к диссертационной теме работы по теории температурных и мас-сообменных процессов при закачке жидкости в пласты, фильтрации газожидкостных смесей и аномальной жидкости, движении жидкости по скважине выполнены А.И. Филипповым, П.Н. Михайловым, О.В. Ахметовой [87], М.А. Го-рюновой [85], Д.А. Гюнтером [80], И.Н. Михайличенко и др. В частности, в диссертации Ефимовой Г.Ф. [29] исследован баротермический эффект при колебательном движении жидкости в пласте, теория которого построена А.И. Филипповым [80, 82, 86], P.A. Валиуллиным, А.Ш. Рамазановым [52], Р.Ф. Шара-футдиновым [88], В.Ф. Назаровым [50] и др. Построена математическая модель температурных процессов в фильтрационно-волновых полях с учетом фазовых переходов, обусловленных выделением или растворением парафина, применительно к нефтяным пластам. Решение построено в виде суммы нулевого и первого коэффициентов разложения бесконечной асимптотической последовательности. В качестве параметра выбрано отношение теплопроводностей h = X.JX. Однако недостаточно обосновано ограничение решения двумя первыми коэффициентами разложения. Кроме того, не приведена оценка остаточного члена для осредненной задачи, тепловая функция неточно описывает экспериментальный график, не учтены влияния температуры на вязкость пластовой жидкости, которые приводят к усилению нелинейности задачи.
В настоящее время не построена удовлетворительная теория волновых процессов и теория температурных полей в условиях порохового воздействия, поскольку ее разработка осложнена многообразием процессов, приводящих к необходимости решения сложных термогидродинамических задач. Соответствующие задачи по природе оказываются нелинейными.
В работе нами предпринята попытка описания исследования термо- и гидродинамических процессов при воздействии, пороховыми зарядами. Решение этих задач создает перспективы развития технологии порохового воздействия на нефтяные пласты для увеличения нефтеотдачи.
Целью диссертационной работы является разработка математической модели термодинамических процессов при колебательном движении жидкостей в пористой среде с учетом фазовых переходов вследствие растворения парафинов и теплового взаимодействия нефтяного пласта с окружающими породами при пороховом воздействии.
Основные задачи исследования: анализ вклада основных процессов в температурные поля; применение асимптотического метода к температурным задачам, определение коэффициентов разложения решения в виде ряда по формальному параметру для «в среднем точного» аналитического решения температурной задачи; проведение расчетов температурных и упругих волновых полей в пласте и скважине при пороховом воздействии; сопоставление полученных результатов с экспериментальными данными; анализ возможностей совершенствования технологии порохового воздействия на призабойную зону пласта.
Научная новизна. Впервые получено аналитическое решение задачи о температурных полях, в пласте при циклическом пороховом воздействии с учетом зависимости^ коэффициента вязкости жидкости от температуры. На основе: полученных ' решений осуществлены расчеты пространственно-временных распределений. Уточнено аналитическое выражение температурной функцишплавления, описывающешфазовое превращение парафина в определенном температурном интервале.
Достоверность основных, результатов диссертационнойработы обоснована применением в качестве исходных посылок фундаментальных законов сохранения массы, импульса и энергии. Сопоставление полученных результатов с результатами других исследователей и с экспериментальными данными показывает их удовлетворительное согласие.
Практическая значимость. Построенный новый способ расчета температуры в пласте при воздействии энергией пороховых зарядов позволяет определять параметры направленного воздействия на продуктивный пласт с целью восстановления и увеличения дебита нефтяных скважин, а также повысить эффективность обработки ПЗП.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Математическая модель термодинамических процессов при колебательном движении жидкости в пористой среде с учетом теплового взаимодействия нефтяного пласта с окружающими породами* и фазовых переходов вследствие растворения парафинов. Аналитические зависимости температуры от времени, расстояния до скважины и параметров пористого пласта, позволяющие обосновать возможность увеличения нефтеотдачи пластов при воздействии на них волновыми полями давления.
2. Закономерности переменных полей давления на основе телеграфного уравнения, обусловленные волновыми процессами в скважине и пласте.
3. Нелинейный эффект, заключающийся в возрастании скорости разогрева пласта с увеличением температуры в связи с зависимостью вязкости пластовой жидкости от температуры.
Краткая характеристика содержания работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка используемой литературы.
Во введении показана актуальность работы, сформулированы цель и задачи-диссертационной работы, обоснована научная новизна* и практическая значимость результатов исследования, приведены основные положения, выносимые на защиту.
Первая глава начинается с обзора литературы, посвященной особенностям гидро- и термодинамики парафинистых нефтей, фазовым переходам при фильтрации нефти, причинам вывода скважин из эксплуатации, методам воздействия на ПЗП с целью увеличения нефтеотдачи. Здесь же рассмотрены физические основы воздействия продуктов порохового горения на пласт, описаны преимущества использования пороховых термогазогенераторов в отличие от обычных взрывных технологий.
Приведены уравнения, описывающие физические поля при пороховом воздействии. Из осредненного уравнения Навье - Стокса для движения-вязкой жидкости в скважине, уравнения неразрывности и уравнения состояния, представленного в линеаризованном виде, получено телеграфное уравнение для усредненных по радиусу значений давления в скважине.
Из уравнения Эйлера - Жуковского для движения вязкой жидкости в пласте при малых скоростях, уравнения неразрывности в скважине и уравнения состояния получено телеграфное уравнение для полей давления в пласте.
Проанализированы уравнения неразрывности и фильтрации с учетом фазовых переходов парафинистой нефти, когда в нефти парафин присутствует в расплавленном состоянии, в виде так называемых кристаллов и в виде отложений на стенках пор. Записано уравнение теплового баланса пористой среды, насыщенной парафинистой нефтью, с учетом фазовых переходов. Предложена уточненная температурная функция плавления, описывающая плотности тепловыделений парафинов за счет фазовых переходов в определенном температурном интервале. Для выражения зависимости вязкости от температуры использована усовершенствованная формула Аррениуса.
Во второй главе рассмотрены простейшие модели полей давлений в скважине и пласте при пороховом воздействии. Построены решения для задач полей давления в-скважине и пласте на основе телеграфного уравнения. Произведена оценка коэффициента.затухания в скважине, обусловленного трением в жидкости. Сравнение экспериментально найденного значения коэффициента затухания колебания в скважине с теоретическим, показало хорошее согласие.
В третьей главе рассмотрена задача об изменении температуры жидкости при колебательном движении в пористой среде с учетом фазовых переходов за счет растворения парафина и теплового взаимодействия пористого пласта с окружающими породами. Найдены «в среднем точные» аналитические решения задач. Сформулирована задача для остаточного члена, соответствующего первому приближению. Показано, что сумма нулевого и первого коэффициентов разложения представляет собой «в среднем точное» решение. Построены выражения для расчета температурных полей флюида в пласте и массива окружающей среды в пространстве изображений Лапласа - Карсона. Выполнен переход в пространство оригиналов. Показано, что нулевое приближение позволяет построить новый способ расчета средней по толщине пласта температуры, первое приближение - рассчитать распределение температуры по вертикальной координате z. На основании проведенных расчетов установлено, что с увеличением вязкости нефти величина баротермического эффекта возрастает, а растворение парафина в нефти замедляет рост температуры.
В заключении подводятся итоги проведенного исследования.
Численные расчеты температурных полей осуществлены с помощью программного пакета MathCAD. Графические иллюстрации выполнены с использованием программы CorelDraw. Нумерация формул сделана по главам, нумерация рисунков и таблиц сквозная.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
- Актуальные проблемы современной науки и образования (г. Уфа, 2010);
- VII научной конференции «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (г. Алушта, 2009 г.);
- VI Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых, СПбГУ ИТМО (г. С. Петербург, 2009 г.);
- VI Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-15, Кемерово - Томск, 2009 г.);
- республиканской научно-практической конференции «Информатизация образовательного пространства» (Уфа, 2008 г.)
- республиканском научном семинаре «Математическое моделирование процессов и систем» (г. Стерлитамак, 2007 г.);
- VII Региональной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике, БашГУ (г.Уфа, 2007 г.);
- научных семинарах кафедр математического анализа (научный руководитель - д. ф.-м. н., проф. И.А. Калиев), прикладной математики и механики научный руководитель — д. ф.- м. н., проф. И.К. Гималтдинов), теоретической физики и методики обучения (научный руководитель — д. т. н., проф. А.И. Филиппов) Института математики и естественных наук СГПА им. Зайнаб Биише-вой, общей физики БГПУ им. М. Акмуллы (научный руководитель - д. ф.- м. н., проф. И.А. Фахретдинов).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 10 научных работах:
Работы, опубликованные в журналах рекомендованных ВАК РФ:
1. Салихов Р.Ф. Использование баротермического эффекта для нагрева нефтяного пласта / Филиппов А.И., Михайлов П.Н., Филиппов К.А., Ковальский A.A. // Теплофизика высоких температур. - 2009. - № 5. — Т. 47, - С. 752 - 764.
2. Salikhov R. F. The Use of Barothermal Effect for Heating an Oil Bearing Bed / A.I. Filippov, P. N. Mikhailov, K. A. Filippov, and A. A. Koval'skii // High Temperature. - 2009. - Vol. 47. - No. 5. - P. 718 - 731.
В других изданиях:
3. Салихов Р.Ф, Анализ теоретических моделей функций фазовых прони-цаемостей при фильтрации жидкости и газа / А.И. Филиппов // V региональная школа конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике (17 ноября 2005 г.). Тезисы докладов. - Уфа: РИО БашГУ, -2005.-С. 123- 124.
4. Салихов Р.Ф. Волновые поля в скважине при взрывном пороховом воздействии / А.И. Филиппов, Ф.М. Газизов, В.В. Рудаков // Труды Стерлитамак-ского филиала АН РБ. Серия: Физико-математические и технические науки. -Уфа: Гилем. - 2006. - Вып. 4. - С. 43 - 50.
5. Салихов Р.Ф. Нагрев нефтяного пласта с помощью баротермического эффекта / А.И. Филиппов // Информатизация образовательного пространства: опыт, проблемы, перспективы: материалы республиканской научно-практической конференции (19 декабря 2008 г.). 4.1. - Уфа: Изд-во БГПУ, -2008.-С. 174- 179.
6. Салихов Р.Ф. Построение «точного в среднем» решения задачи о баро-термическом эффекте в нефтяном пласте / А.И. Филиппов // VI Всероссийская межвуз. конф. молодых ученых. Сборник трудов, Вып. 3. - СПб: СПбГУ ИТ-МО. - 2009. - С. 259 - 266.
7. Салихов Р.Ф. Скорость разогрева пористой среды за счет баротермиче-ского эффекта в случае переменной вязкости. ВНКСФ — 15. Тезисы докладов. -Т.1. - Екатеринбург - Кемерово. Изд-во АСФ России. - 2009. - С. 258 - 259.
8. Салихов Р.Ф. Температурные поля-при-фильтрации парафинистой нефти в пористом пласте/ А.И. Филиппов, П.Н. Михайлов // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. № 1, 2009. Серия: Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики. Специальный выпуск по материалам 7-й научной конференции 21- 25 сентября 2009, г. Алушта. - 2009. - С. 72 - 73.
9. Салихов Р. Ф. Теоретические зависимости фазовых проницаемостей при фильтрации, нефти / Филиппов * А.И. // Труды Стерлитамакского филиала АН РБ. Серия: Физико-математические и технические науки. - Уфа: Гилем. - 2006. -Вып. 4.-С. 7-12.
10. Салихов Р.Ф. Увеличение температуры пористой'среды за счет баротер-мического эффекта в случае переменной вязкости // Актуальные проблемы современной науки- и образования: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Уфа, - 2010. - С. 92 - 98.
Работа выполнена в рамках правительственной программы РБ*«Интенсификация нефтегазоизвлечения трудноизвлекаемых запасов углеводородов, разработка и внедрение обновленных технологий и технических средств в нефтегазовых отраслях» на 2006 — 2008 гг. по теме «Повышение нефтеизвлечения и оживление бездействующего фонда нефтедобывающих скважин путем использования энергии пороховых зарядов» [57].
Автор выражает сердечную признательность научному руководителю -Филиппову Александру Ивановичу за ценные научные обсуждения, а также Михайлову Павлу Никоновичу за ценные замечания и советы.
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
А, В, D, D\, D2, £>3, Z)4, Е, М, N,j{x), g(pc) - вспомогательные функции; А12 — константа;
L — удельная теплота фазового перехода парафина, Дж/кг; L — оператор;
J0, N0 — функции Бесселя первого и второго рода;
I(t) - единичная функция Хэвисайда;
0 (х) - функция Бесселя мнимого аргумента;
Ро — максимальный перепад давления; Р — давление, Па; R, Z- характерные размеры зоны температурных возмущений, м; Rc - радиус контура питания, м; Re - действительная часть;
Г—температура, аномалия температуры и температурное поле, К; а - коэффициент температуропроводности, м /с; с - скорость звука в пористой среде, м/с; с, С\ — удельные теплоемкости пористого и покрывающего пластов соответственно, Дж/кг-К; с, сп - объемные теплоемкости несущей фазы и насыщенной пористой среды л соответственно, Дж/(м -К); с к - постоянная Козени f{T) - температурная функция фазового превращения парафина; h - полутолщина пласта, м; к - проницаемость среды, м2; т - пористость; р — параметр преобразования Лапласа — Карсона; го - радиус скважины, м; г, ф, z - цилиндрические координаты; ^ - парафинонасыщенность; пд5 ^нд - насыщенность подвижной и неподвижной фазы парафина соответственно; t - время, с; vCKB - скорость звука в скважине, м/с; и - скорость конвективного переноса тепла, м/с;
- скорость фильтрации, м/с; Г, Гь Г2 - геотермические градиенты пористого, покрывающего и постилающего пластов соответственно, К/м; 0 — остаточный член асимптотического разложения; Л, Ль Л2, v, у, х, к - константы; Фх{т), Ф2(^) - вспомогательные функции; г, {) — функция источника уравнения теплопроводности, а - коэффициент сжимаемости, Па-1; а>у — коэффициент межфазного теплообмена между /-той и у-той фазами,
8 - формальный параметр асимптотического разложения;
8Эф - эффективный коэффициент Джоуля-Томсона, К/Па; г) - адиабатический коэффициент, К/Па;
X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); л - динамическая вязкость парафинистой нефти, Па- с; р, pi - плотности пористого и покрывающего пластов, кг/м3; л i - коэффициент пьезопроводности, м /с; со - круговая частота, с .
2 х i \ erf (х) = — f ехр (- и2 )du - интеграл вероятности;
Индексы: н - начальный, к - конечный, п - пористый, скв - скважина; нд - неподвижный, пд - подвижный, i - номер области; с - контур (contour); d -размерный (dimension); ef - эффективный (effective); и - изображение; r,z - направления.
Вт/(К-м3); у - коэффициент затухания колебания, с-1;
Похожие диссертационные работы по специальности «Теплофизика и теоретическая теплотехника», 01.04.14 шифр ВАК
Баротермический эффект в газовых пластах2004 год, кандидат физико-математических наук Миколайчук, Николай Петрович
Моделирование процессов тепло- и массопереноса при закачке радиоактивных растворов в глубокозалегающие пласты2006 год, кандидат физико-математических наук Михайличенко, Игорь Николаевич
Воздействие акустического поля на фильтрацию двухфазной жидкости в пористом коллекторе2009 год, кандидат технических наук Черемисин, Александр Николаевич
Расчет температурных полей при течении флюида в скважинах на основе асимптотических разложений2005 год, кандидат физико-математических наук Ахметова, Оксана Валентиновна
Температурные поля, иницированные химическими реакциями в пористой среде2006 год, кандидат физико-математических наук Крупинов, Артем Геннадьевич
Заключение диссертации по теме «Теплофизика и теоретическая теплотехника», Салихов, Рустям Фанилевич
3.8. Выводы
Итак, использование разработанной модификации асимптотического метода позволило построить новые решения задач сопряжения, описывающих температурное поле в нефтеносных пластах и получить относительно простые формулы для исследования нелинейных эффектов при волновом воздействии, когда передача тепловой энергии в пласте осуществляется за счет упругих свойств < среды. В целом, разработанная математическая модель процесса подтверждает возможность практического использования фильтрационноволнового нагрева пластов для увеличения нефтеотдачи и позволяет рассчитывать температурные поля в реальных условиях.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе разработана математическая модель термодинамических процессов при колебательном движении жидкостей в пористой среде с учетом теплового взаимодействия нефтяного пласта с окружающими породами и фазовых переходов вследствие растворения парафинов. Получены аналитические зависимости температуры от времени, расстояния до скважины и параметров пористого пласта, обосновывающие возможность увеличения нефтеотдачи пластов при воздействии на них волновыми полями давления. Использование «в среднем точной» модификации асимптотического метода позволило построить новые решения задач сопряжения, описывающих температурное поле в нефтеносных пластах и получить относительно простые формулы для исследования нелинейных эффектов при волновом воздействии, когда передача тепловой энергии в пласте осуществляется за счет упругих свойств среды.
Установлены закономерности переменных полей давлений на основе телеграфного уравнения, обусловленные волновыми процессами в системе «скважина-пласт». Радиус контура питания обычно составляет несколько сотен метров, гидродинамические возмущения и связанные с ними температурные эффекты проявляются на значительных расстояниях от скважины, которые за обозримое время не могут быть преодолены за счет теплопроводности. Фактически это означает, что при фильтрационно-волновом нагреве реализуется новый способ доставки тепловой энергии в отдаленные участки пласта за счет упругих свойств пластовой системы, который позволяет на несколько порядков увеличить размеры зоны воздействия в сравнении с обычной теплопроводностью.
Найдены выражения для коэффициента затухания в скважине, обусловленного трением в жидкости и собственных частот. Значения коэффициента затухания в скважине соответствуют экспериментальным данным.
Установлено, что уменьшение вязкости жидкости с увеличением температуры приводит к возрастанию скорости разогрева пласта.
Разработанная математическая модель процесса подтверждает возможность практического использования порохового воздействия для нагрева пластов с целью увеличения нефтеотдачи и позволяет рассчитывать температурные поля в реальных условиях.
Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Салихов, Рустям Фанилевич, 2010 год
1. Абдуллин Ф.С. Повышение производительности скважин. М.: Недра, 1973. - 262 с.
2. Аметов И.М., Байдиков Ю.Н., Рузин JIM., Спиридонов Ю.А. Добыча тяжелых и высоковязких нефтей. М.: Недра, 1985. - 205 с.
3. Бабалян Г.А. Физико-химические процессы в добыче нефти. М.: Недра, 1974.-200 с.
4. Байбаков Н.К, Гарушев А.Р. Тепловые методы разработки нефтяных месторождений. — М.: Недра, 1977. С. 238.
5. Байков У.М. Воды нефтепромыслов Башкирии, особенность их подготовки для закачки в нефтяные пласты и методы восстановления приемистости нагнетательных скважин: Дис. канд. техн. наук. 1965. - 120 с.
6. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах.- М.: Недра, 1984. 211 с.
7. Басниев К.С., Кочина И.Н., Максимов В.М. Подземная гидромеханика. Учебник для вузов. М.: Недра, 1993. - 416 с.
8. Баширов В.В., Булгакова Г.Т., Шарафутдинов Р.Ф. Неизотермическая фильтрация жидкости и газа в пористой среде и задачи увеличения нефтеотдачи пластов тепловыми методами Уфа: БГУ. 1988. - 96 с.
9. Бурже Ж., П. Сурио М. Комбарну Термические методы повышения нефтеотдачи пластов. М.: Недра. 1988. - 422 с.
10. Валиуллин P.A. Термические методы диагностики нефтяных пластов и скважин: Дис. д-ра техн. наук. Тверь, 1996. - 211 с.
11. Валиуллин P.A., Рамазанов А.Ш., Шарафутдинов Р.Ф. Термические исследования скважин в условиях многофазного потока // В материалах Китайско-российского симпозиума по геофизическим исследованиям скважин. Шанхай, 2-3 ноября 2003 г. - С. 188 - 191.
12. Варгафтик М.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. - 720 с.
13. Вахитов Г.Г., Симкин З.М.Использование физических полей для извлечения нефти из пластов. -М.: Недра, 1985. — 231 с.
14. Ворошилов Е.А. Влияние солей на коллектор нефтяного пласта и борьба с их отложениями // РНТС. Сер. Нефтепромысловое дело. i960. - Вып. 8. - С. 31 - 34.
15. Гадиев С.М., Гиматудинов Ш.К., Коненков К.С., Кузмичев Ю.А. Моделирование динамического воздействия на пласт // Изв. Вузов. Нефть и газ. 1997. — № 9. - С. 25-29.
16. Газизов A.A. Увеличение нефтеотдачи неоднородных пластов на поздней стадии разработки. М.: Недра, 2002. - 639 с.
17. Тарифов K.M., Абдулхаирова Р.Г., Петрова J1.A., Максутов P.A. Результаты внедрения термогазохимического воздействия на пласт // Нефтяное хозяйство. 1980.-№9.-С. 34-36.
18. Глазков A.A., Блажевич В.А. Исследования профиля притока и поглощения жидкости по мощности продуктивного пласта в нефтяных и нагнетательных скважинах. Сб. аспирантских работ УфНИИ.: Башкирское книжное изд-во, 1966, Вып. 1,С. 84-106.
19. Глушенков В.Д., Куштанова Г.Г., Марков А.И., Шулаев В.Ф. Термогидрога-зодинамическое изучение эксплуатационных скважин // Газовая промышленность. 1984. - № 11. - С. 22 - 24.
20. Григулецкий В. Обводнение месторождений коренной вопрос современности российской нефтегазовой отрасли // Технологии-ТЭК - информационный ресурс. — Режим доступа: URL: http://www.oilcapital.ru/technologies). — 10.10.2010 г.
21. Губин В.Е., Губин В.В. Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. М.: Недра, 1982. - 296 с.
22. Губин В.Е., Мансуров Ф.Г., Подузов И.М: Исследование кристаллизации парафинов из нефтей при понижении температуры // Сб. науч. трудов ВНИИС
23. ПТнефть. Сер. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. Уфа, - 1992. -С. 37-40.
24. Дворкин И.Л., Буевич A.C., Филиппов А.И. и др. Термометрия действующих нефтяных скважин: Пособие по методике измерений и интерпретации БашГУ. Уфа, 1976. 80 с. Деп. в ВНИИОЭНГ 18.09.86. -№ 305. 89 с.
25. Девяткин Е.М. Исследование баротермического эффекта в газожидкостных смесях: Дис. канд. физ.- мат. наук. — Екатеринбург, 2001. — 182 с.
26. Диткин В.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования и операционное исчисление. М.: Наука. 1974. - 382 с.
27. Диткин В.А., Прудников А.П. Операционное исчисление— М.: Высшая школа. 1975. 383 с.
28. Диткин В.А., Прудников А.П. Справочник по операционному исчислению. М.: Высшая школа. 1965. - 465 с.
29. Дыбленко В.П., Камалов Р.Н., Шарифуллин Р.Я., Туфанов И.А. Повышение продуктивности и реанимация скважин с применением виброволнового воздействия М.: НЕДРА, - 2000. - 3 81 с.
30. Ефимова Г.Ф. Математическое моделирование температурных процессов в фильтрационно-волновых полях с учетом фазовых переходов: Дис. канд. физ.-мат. наук. Стерлитамак, 2004. - 130 с.
31. Желтов Ю. П. Механика нефтегазоносного пласта. -М.: Недра, 1975. 216 с.
32. Желтов Ю.П. Деформация горных пород. М.: Недра, 1956. 196 с.
33. Инфо-ТЭК — ежемесячный бюллетень // Нефтегазовая вертикаль. Режим доступа: www. URL: http://www.ngv.ru. — 10.10.2010 г.
34. Кадыйров А.И. Конвективный тепломассоперенос при течении нелинейно-вязких сред в трубах в условиях близких к критическим тепловым режимам / Дисс. . к.т.н. Казань. 2008. - 153 с.
35. Каменыциков Ф.А. Тепловая депарафинизация скважин. М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005: — 254 с.
36. Карасев В.А. Замеры температуры при тепловых воздействиях на пласт //
37. Нефтегазовая геология и геофизика. 1977. № 4 С. 28 29.108
38. Кауфман A.A., Левшин А.Л. Введение в теорию геофизических методов. Ч. 3. Акустические и упругие поля в геофизике. Пер. с англ. A.B. Кирюшина -М.: Недра,-2001.-519с.
39. Кичатов Б.В. Моделирование процессов гидродинамики и теплообмена при взаимодействии двухфазных потоков с пористой средой. Дисс. . д.т.н. М.: 2000. - 235 с.
40. Краткий справочник по прострелочно-взрывным работам в скважинах / Под ред. Н. Г. Григоряна. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Недра, 1982. — 293 с.
41. Куштанова Г.Г. Термодинамические эффекты при движении газа в системе пласт скважина: Дис. канд. физ.- мат. наук. - Казань, 1989. - 168 с.
42. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред- М.: Гостехиздат, 1954.-795 с.
43. Ландау Л.Д, Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учебное пособие. В 1. Т.5: Гидродинамика-М.: Наука, 1988. 736 с.
44. Лейбензон Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. М., -Л.: Гостоптехиздат, - 1949. - 628 с.
45. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, - 1973. - 847 с.
46. Люшин С.Ф., Хабибуллин P.M. О возможности отложения неорганических солей в пластовых условиях // Тр. ин-та БашНИПИнефть. 1975. - Вып. 45. -С. 120-122.
47. Малофеев Г. Е., Толстов Л.А., Шейнман А.Б. Исследование распространения тепла в пласте при радиальном течении горячей жидкости // Нефтяное хозяйство. 1966. - № 8. - С. 45 - 52.
48. Мальцев H.A., Коновалов В.Н., Чазов Г.А.Расчет процессов при применении термогазохимического способа воздействия на призабойную зону скважин // Нефтепромысловое дело. 1972. - № 5 - С. 30 - 35.
49. Мальцев H.A., Путилов М.Ф., Чазов Г.А. Термохимическое воздействие на призабойную зону пласта — Сб. Тепловые методы добычи нефти. — М.: Наука. 1975. с. 47-53.
50. Мирзаджанзаде А.Х., Девликамов В.В., Хабибуллин З.А. Изучение температуры допустимого охлаждения пластовой нефти // Нефтяное хозяйство. 1982.- № 7. С. 57-59.
51. Мирзаджанзаде А.Х., Кузнецов O.JL, Басниев К.С., Алиев З.С. Основы технологии добычи газа. М.: Недра, - 2003. — 880 с.
52. Назаров В.Ф. Термометрия нагнетательных скважин: Автореф. дис. д.т.н. -Уфа. 2002.-34 с.
53. Найфэ А.Х. Методы возмущений. Перевод с англ. A.A. Меликяна, A.A. Миронова. Под ред. Ф. JI. Черноусько М.: Мир, - 1976. - 426 с.
54. Нигматулин, Р.И. Динамика многофазных сред. — Ч. 1, 2. -М.: Наука, 1987.
55. Огай Е.К., Лысенко З.В. Температурные изменения при закачке холодной воды на месторождении Узень // Нефтепромысловое дело. 1982. - № 9. - С. 11-13.
56. Попов A.A. Ударное воздействие на призабойную зону скважин. — М.: Недра, 1990. 157 с.
57. Пудовкин М.А, Волков И.К. Краевые задачи математической теории теплопроводности в приложении к расчетам температурных полей в нефтяных пластах при заводнении. Казань: КГУ. - 1978. — 188 с.
58. Пудовкин М.А. Температурные процессы в действующих скважинах / М.А. Пудовкин, А.Н. Саламатин, В.А. Чугунов. Казань: КГУ. - 1977. - 166 с.
59. Пудовкин М.А. Теоретические расчёты поля температур пласта при нагнетании в него воды // Вопросы усовершенствования разработки нефтяных месторождений Татарии: — Казань: КГУ. 1962. - С. 62 - 67.
60. Рамазанов А.Ш., Филиппов А.И. Температурные поля при нестационарной фильтрации жидкости // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1983.- № 4. С. 175- 178.
61. Рубинштейн JI.И. Температурные поля в нефтяных пластах. М.: Недра, 1971.-276 с.
62. Салихов Р.Ф., Филиппов А.И., Газизов Ф.М., Рудаков В.В. Волновые поля в скважине при взрывном пороховом воздействии // Физико-математические и технические науки. Труды Стерлитамакского филиала АН РБ. — Уфа: Гилем. -2006.-В №4.-С. 43-50.
63. Салихов Р.Ф., Филиппов А.И., Михайлов П.Н., Филиппов К.А., Ковальский A.A. Использование баротермического эффекта для нагрева нефтяного пласта // Теплофизика высоких температур. 2009. - № 5. - Т. 47, - С. 752 - 764.
64. Салихов Р.Ф, Филиппов А.И. Построение «точного в среднем» решения задачи о баротермическом эффекте в нефтяном пласте // Сб. трудов VI Всероссийская межвуз. конф. молодых ученых, В № 3. СПб: СПбГУ ИТМО. - 2009. -С. 259-266.
65. Салихов Р.Ф. Скорость разогрева пористой среды за счет баротермического эффекта в случае переменной вязкости. ВНКСФ 15. Тезисы докладов. - Т.1. -Екатеринбург - Кемерово. Издательство АСФ России. - 2009. - С. 258 - 259.
66. Салихов Р.Ф., Филиппов А.И. Теоретические зависимости фазовых прони-цаемостей' при фильтрации нефти // Труды Стерлитамакского филиала АН РБ. Серия: Физико-математические и технические науки. Уфа: Гилем; — 2006. — Вып. 4.-С. 7-12.
67. Симкин Э.М., Бернштейн М.А. Динамика запарафинирования коллектора в процессе фильтрации нефти // Нефтяное хозяйство. 1975. - № 2. - С. 44 - 46.
68. Симкин Э.М., Кузнецов О.Д., Ефимова С.А. О возможности восстановления проницаемости запарафинированных и заглинизированных зон пластов тепловым и акустическим воздействием // Нефтяное хозяйство. 1975. — № 10. — С. 80 - 82.
69. Симкин Э.М., Ранжа В.А., Журавский Г.И. Тепло-массоперенос в многофазных средах. — Минск: Наука и техника, 1990. — 230 с.
70. Степанов, В.П. О фильтрации жидкости, вызванной,импульсом давления. Сб.1 Теория и практика добычи нефти. Труды ВНИИ. Mr. Недра, 1968'. С. 101 108.
71. Сургучев M.JL, Кузнецов О.Л., Симкин Э.М: Гидродинамическое, акустическое, тепловое циклические' воздействия на нефтяные пласты. М.: Недра, 1975.-184 с.
72. Тихонов А. Н., Самарский А.А.Уравнения математической физики. М.: Наука, 1972.-376 с.
73. Тугунов, П.И. Нестационарные режимы перекачки нефтей и нефтепродуктов. М.: Недра. 1984. - 224 с.
74. Филиппов А.И., Филиппов К.А. Интерпретация скважинных термограмм. -Уфа: Гилем. 2004. 158 с.
75. Филиппов.А.И. Применение метода «сосредоточенной емкости» при расчетах теплового поля дросселирующей жидкости / Башк. гос. ун-т. Уфа, 1977. 12 с. Деп. во ВИНИТИ 12.04.77, № 1377-77.
76. Филиппов А.И. Баротермический эффект в жидкостях. — Уфа: Гилем. 2006. -185 с.
77. Филиппов А.И., Михайлов П.Н., Гюнтер Д.А., Иванов Д.В. Асимптотическое решение задачи о подземном захоронении радиоактивных отходов // Сибирский журнал индустриальной математики. 2008. Т. XI. - № 2(34). - С. 124 - 138.
78. Филиппов А.И., Фридман А.А., Девяткин Е.М. Баротермический эффект при фильтрации газированной жидкости. Стерлитамак: СГПИ. 2000. - 175 с.
79. Филиппов К.А. Квазистационарное температурное поле в стволе действующей скважины // Инженерно-физический журнал. 2004. - Т. 77. - № 2. - С. 512-516.
80. Филиппов А.И., Рамазанов А.Ш. К теории термозондирования нефтяных пластов // Известия вузов. Сер. Нефть и газ. — 1982. № 10. - С. 29 - 33.
81. Филиппов А.И., Девяткин Е.М. Нестационарное температурное поле при фильтрации газожидкостных смесей // ТВТ. — 2001. Т.39. - № 6. - С. 962 - 969.
82. Филиппов А.И., Ефимова Г.Ф. О баротермическом эффекте при колебательном движении парафинистых нефтей с учетом фазовых переходов // Труды СФ АН РБ. Серия «Физико-математические и технические науки». Вып.2". Уфа: Гилем, 2001. - С. 100 - 105.
83. Филиппов А.И., Филиппов С.А. Применение асимптотических методов в температурной задаче о фильтрации газированной нефти в пласте // Инженерно-физический журнал. 2004. - Т. 77. — № 2. - С. 512 — 516.
84. Филиппов А.И., Девяткин Е.М. Расчет полей скоростей и источников газа при фильтрации газированной жидкости // Проблемы прикладной теплофизики: Межвузовский сб. научных трудов / Под ред. А.И. Филиппова. Стерлитамак, 2000.-С. 42-61.
85. Филиппов А.И., Ефимова Г.Ф. Теория баротермического эффекта в жидкости с учетом теплопроводности в одномерном случае // Теплофизика высоких температур. М: Наука. - Т. 35. - № 4. - 1997. - С. 560 - 563.
86. Филиппов А.И., Филиппов С.А. Термодинамика фильтрационных нефтегазовых потоков. — Стерлитамак: СГПИ. 2002. 200 с.
87. Фридляндер Л.Я. Прострелочно-взрывная аппаратура и ее применение в скважинах. М1.: Недра, 1985. - 199 с.
88. Хусаинова Г.Я. Исследование температурных полей при фильтрации аномальных жидкостей: Дис. . канд. физ.-мат. наук. Уфа, 1998. - 123 с.
89. Чарный И.А. Метод последовательной смены стационарных состояний и его приложения к задачам нестационарной фильтрации жидкостей и газов // Известия АН СССР. ОТН. 1949. - № 3. - С. 323-342.
90. Чарный И.А. Подземная гидрогазодинамика. — М: Гостоптехиздат, 1963. -396 с.
91. Чекалюк Э.Б. Термодинамика нефтяного пласта. М.: Недра, 1965. - 238 с.
92. Чекалюк Э.Б., Оганов К.А. Тепловые методы повышения отдачи нефтяных залежей. Киев: Наук думка, 1979. - 208 с.
93. Швидлер М.И. Фильтрационные течения в неоднородных средах. М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1963. - 136 с.
94. Шейдеггер А.Э. Физика течения жидкостей через пористые среды. М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горнотопливной литературы, 1960. - 250 с.
95. Якимов С.В., Маргулис А.С. Характеристики физических процессов при термогазохимическом воздействии // Нефтяное хозяйство. 1981. № 2. С. 44 46.
96. J. Burger, P. Sourieau, М. Combarnous. Recuperation assistee du petrole les methodes thermiques. Editions technip. Paris, 1984. 450 p.
97. Bachmat Y and Bear J. Mathematical formulation of transport phenomena in porous media. Proc. Int. Symp. of IAHR on the Fundamentals of Transport Phenomena in Porous Media, Guelph, Canada. 1972. P. 174-197.
98. Bear J. Dynamics of fluids in porous media. New York: American Elsevier publ. со. 1967.-764 pp.
99. Bear J. Introduction to modeling of transport phenomena in porous media / J. Bear, Y. Bachmat/Dordrecht et al.: Kluwer. 1990. 533 pp.
100. Brooks R.H. and Corey A.T. Properties of porous media affecting fluid flow. Proc. Am. Soc. civ. Engrs, 92 (IR2). 1966. P. 61 - 87.
101. Fredd, C.N. Optimum Conditions for Wormhole Formation in Carbonate Porous Media: Influence Transport and Reaction / C.N. Fredd, H.S. Fogler // SPE Journal. September 1999. - 4. - № 3. - C. 196 - 205.
102. Philip J.R. Flow through porous media. Ann. Rev. Fluid Mechan. 1970. 2. - P. 177-204.
103. Salikhov R. F. The Use of Barothermal Effect for Heating an OilBearing Bed / A.I. Filippov, P. N. Mikhailov, K. A. Filippov, and A. A. Koval'skii // High Temperature. 2009. - Vol. 47.-No. 5.-P. 718-731.
104. Scheidegger A.E. General theory of dispersion in porous media. J. Geophys. Res., 66, 1961.-P. 3273-3278.
105. Shimamura H. Precision quarts thermometers for borehole observations // Journal Phys. of the Earth, 1980. T. 28. - Nu. 3. - P. 243 - 260.
106. Steffensen, R.J. The importance of Joule Thomson Heating (or Cooling) in temperature log interpretation / Steffensen R.J., Smith R.G. / Paper SPE 4636 presented at the SPE 48-th Annual Meeting. Las Vegas. Sept. Oct. 1973.
107. Swing R.E. Simulation techniques for multicomponent flows // Commun. Appl. Numer. Meth. 1988. V.4. - № 3. - P. 335 - 342.
108. Verruijt A. Steady dispersion across an interface in a porous medium. J. Hydrol., 14, 1971.-P. 337-347.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.