Коэффициент полезного использования теплоты

Под тепловой эффективностью понимается количество теплоты, сохранившееся в пласте, в долях от общего количества, введенного в пласт или генерируемого в нем за определенный про­межуток времени. Этот коэффициент обычно называют коэффициентом полезного использо­вания теплоты.

Применительно к внутрипластовому горе­нию рекомендуется коэффициент полезного использования тепла характеризовать также коэффициентом его регенерации, выражаю­щим количество накопленного тепла в облас­ти впереди фронта в долях от накопленного в пласте.

Тепловая эффективность определяется в основном темпом ввода или генерации тепла и теплоемкостью пласта и насыщающих его жид­костей. Поэтому для большей эффективности технологий термического воздействия необхо­димо вводить в пласт тепло максимально воз­можными темпами при сокращении сроков раз­работки путем сгущения сетки скважин.

По мере увеличения области прогрева плас­та возрастают тепловые потери в окружающие его породы и при заданном расходе на опреде­ленном расстоянии от нагнетательной скважи­ны скорость теплового фронта будет близка к нулю. Наступает динамическое равновесие меж­ду вводимым в пласт теплом и его потерями.

О характере изменения теплопотерь при паротепловом воздействии можно судить по графику (рис. 37), построенному на основе рас­четов по методике Ловерье для условий разра­ботки месторождения Каражанбас при темпах нагнетания пара 10 т/сут. на 1м эффективной толщины пласта.

При непрерывном нагнетании пара с ука­занными темпами изменение температуры до момента наступления динамического равнове­сия показано на рис. 38.

Если за температуру активного вытеснения нефти теплоносителем принять 70°С, то макси­мальное расстояние от нагнетательной скважи­ны (по радиусу), определяющее эффективность воздействия пара, в данном случае составит 180 м. Коэффициент использования тепла при этом не будет превышать 15%.

Важнейшее средство повышения тепловой эффективности термических методов — это метод создания тепловых оторочек с последую­щим их перемещением другими вытесняющи­ми агентами (например, водой).

Тепловая оторочка

Создание тепловых оторочек [111] с после­дующим их перемещением другими вытесняю­щими агентами (например, водой) является важ­нейшим средством повышения тепловой эффек­тивности термических процессов.

Тепловая оторочка формируется в пласте на первом этапе реализации технологий паротеплового воздействия или внутрипластового горе­ния с последующим перемещением ее путем закачки ненагретой воды. Тепловая оторочка может быть очаговой (при площадном воздей­ствии) и линейной (при одно- и многорядных системах размещения скважин), она позволяет повысить экономический эффект от внедрения тепловых методов за счет снижения расхода пара или воздуха.

Выбор размеров тепловых оторочек зависит прежде всего от геолого-физических парамет­ров продуктивных пластов, темпов ввода в пласт или генерации в нем теплоты и расстояния меж­ду добывающими и нагнетательными скважи­нами. Оптимальный объем тепловой оторочки составляет 0,6—0,8 объема порового простран­ства разрабатываемого участка. С увеличением расстояния между скважинами требуемые размеры тепловой оторочки возрастают, а при редких сетках скважин технология создания теп­ловой оторочки теряет свои преимущества.

На рис. 39 в качестве примера приведен гра­фик зависимости размера тепловой оторочки от расстояния между нагнетательной и добыва­ющей скважинами при закачке пара для усло­вий месторождения Каражанбас (максимальная температура в прогретой зоне к моменту под­хода теплового фронта к добывающей скважи­не составляет 90°С).

В процессе создания тепловой оторочки с последующим проталкиванием ее к забоям до­бывающих скважин закачкой ненагретой воды она может деформироваться из-за больших по­терь тепла в зоне контакта фронта ненагретой воды с прогретой частью пласта (при непоршне­вом вытеснении), за счет чего снижается про­должительность существования тепловой отороч­ки и сохранения ее размера. Для увеличения срока существования тепловой оторочки перед нагнетанием ненагретой воды в пласт закачива­ют определенный объем раствора полимера, об­ладающего низкой теплопроводностью и высо­кой (по сравнению с водой) вязкостью, что обес­печивает ее роль теплоизолирующего экрана (уменьшающего интенсивность теплообмена в зоне отмеченного контакта и предупреждающе­го прорыва ненагретой воды по более проницае­мым зонам слоисто-неоднородного пласта). В качестве химреагентов может быть использован гидролизованный полиакрилонитрил (ГИПАН) или полиакриламид (ПАА).

Оптимальные условия применения:

— стадия разработки — желательно началь­ная;

— обводненность — не более 50%;

— приемистость скважин — не менее 45 т/сут.;

— плотность сетки — 2—3 га/скв.;

— концентрация рабочего агента (полимера в водном растворе 0,5%);

— объем полимерной оторочки — 10% но­рового объема нагретой части пласта.