Студопедия — В карбонатосодержащем нефтенасыщенном пласте создано мощное высокочастотное монохроматическое электромагнитное поле вида
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

В карбонатосодержащем нефтенасыщенном пласте создано мощное высокочастотное монохроматическое электромагнитное поле вида

Физические основы совместного воздействия высокочастотных электромагнитных полей и соляной кислоты на карбонатосодержащие пористые среды

Процесс совместного воздействия высокочастотных электромагнитных полей и соляной кислоты на карбонатосодержащие пористые среды исследован в работах Фатыхова М.А., Худайбердиной А.И.(2010 г).

В карбонатосодержащем нефтенасыщенном пласте создано мощное высокочастотное монохроматическое электромагнитное поле вида

(2.1.16)

Здесь – векторы напряженности электрического и магнитного полей, записанные в комплексной форме (точка над величиной) –векторы комплексной амплитуды ЭМП, зависящие от пространственных координат – от цилиндрических координат r, j, z в данном случае, w=2pf – циклическая, f – прямая частота электромагнитного поля, j – мнимая единица.

При закачке кислоты в пласт находящаяся в нем нефть оттесняется в удаленные участки и образуется зона, в которой кислота взаимодействует с карбонатосодержащим скелетом пористой среды. При описании температурной задачи принимают, что температура нефти, кислоты и скелета пористой среды в каждой точке совпадают.

Анализ взаимодействия насыщенной пористой породы с высокочастотным электромагнитным полем вида (2.1.16) показывает, что в ней возникают распределенные по объему источники тепла , описываемые формулой (2.1.1). При этом анализе продуктивная порода рассматривается как некий однородный диэлектрик с потерями, электрофизические свойства которого выражаются соотношениями

(2.1.17)

Здесь - комплексная диэлектрическая проницаемость, - действительная и мнимая части комплексной диэлектрической проницаемости продуктивной породы, tg dn - тангенс угла диэлектрических потерь, sn - удельная электропроводность, e0, m0 - диэлектрическая и магнитная проницаемости вакуума. Условия sn<< we0en, m=m0 - означают что продуктивная порода является слабоэлектропроводящим, немагнитным диэлектриком. Необходимо отметить, что диэлектрические характеристики продуктивной породы зависят от частоты электромагнитного поля w, температуры Т и давления р пласта, а также от концентрации кислоты в водном растворе.

При воздействии мощного высокочастотного электромагнитного поля на пористую породу, содержащую нефть, будет происходить объемный прогрев большой области призабойной зоны пласта, что обуславливает интенсивное выделение растворенных газов, испарение легких фракций углеводородов, интенсификацию явления пиролиза, изменение агрегатного состояния и другие физико-химические явления. Угольная кислота, образующаяся при взаимодействии соляной кислоты с карбонатом кальция, является неустойчивым соединением: разлагается на воду и углекислый газ. Воздействие ВЧ ЭМП и соляной кислоты вследствие вышеназванных физико-химических явлений приводит к образованию в пласте упругой газообразной фазы. Фильтрация такой двухфазной многокомпонентной системы в ВЧ ЭМП описывается уравнениями:

, (2.1.18)

(2.1.19)

(2.1.20)

(2.1.21)

В этих уравнениях rn, сn, cn – плотность, удельная теплоемкость и коэффициент теплопроводности продуктивной породы, ri, сi – плотность и удельная теплоемкость газа и флюидов, si – насыщенность фаз, m-пористость, k – абсолютная проницаемость, ki – относительная фазовая проницаемость.

В уравнении (2.1.18) – источники массы i-ой компоненты со стороны j - ой компоненты. В уравнении (2.1.20) – источники тепла, например, – плотность источников тепла, образующегося при гидродинамическом движении газа и флюида, – плотность источников тепла, образующегося за счет взаимодействия ВЧ ЭМП с продуктивной породой, источники тепла, образующиеся при взаимодействии кислоты с карбонатной породой.

В этих уравнениях только плотность источников тепла зависит непосредственно от амплитуды ВЧ ЭМП, а другие величины, такие как k, h, ri, Áij, зависят опосредственно. Установить эти зависимости экспериментально или из теоретических соображений это отдельная задача.

Для замыкания системы (2.1.18)-(2.1.21) необходимо записать уравнения для нахождения пространственного распределения напряженности электрического поля , которая входит в соответствующее выражение. Такое уравнение может быть записано исходя из уравнений Максвелла с учетом (2.1.20) и (2.1.21) в следующем виде

(2.1.22)

(2.1.23)

Необходимо отметить следующие особенности записанных уравнений (2.1.22) и (2.1.23). Постоянная распространения в этих выражениях является комплексной величиной и определяется электродинамическим состоянием рабочей среды, т.е. зависимостями . Это означает, что характер распределения ВЧ ЭМП в рабочей среде определяется ее термодинамическим и химическим состоянием, которые с течением времени изменяются. Эти изменения обуславливают характер изменения диэлектрических свойств среды.

Записав уравнение неразрывности (2.1.28) для каждой фазы и компонента, следуя работе А.Г. Крупинова (2006):

1. Скелет пористой среды (СаСО3) неподвижен, и, следовательно, его скорость равна нулю =0, а плотность . Тогда уравнение неразрывности для скелета примет вид

(2.1.24)

где – функция плотностей источников. Знак минус в (2.1.24) введен для того, чтобы подчеркнуть, что масса скелета уменьшается за счет химической реакции.

2. Соляная кислота (HCl) закачивается в растворе воды, ее плотность обозначим , а скорость ее движения равна скорости движении воды

, (2.1.25)

где – стехиометрический коэффициент, соответствующий соляной кислоте. Знак минус в правой части уравнения (2.1.25) указывает на уменьшение количества кислоты, вступающей в реакцию со скелетом.

3. Вода плотностью движется со скоростью и источников воды при условиях данной задачи отсутствуют, то есть

(2.1.26)

Для продуктов реакции, то есть для СаСl2 и Н2СО3, будем предполагать скорость движения равной скорости движения кислоты.

4. Хлорид кальция (СаСl2) с плотностью эволюционирует согласно уравнению

(2.1.27)

где – стехиометрический коэффициент хлорида кальция.

5. Угольная кислота2СО3) с плотностью , удовлетворяющей уравнению

(2.1.28)

образуется в ходе реакции, поэтому функция плотности источников принята со знаком плюс. Угольная кислота является неустойчивым соединением и разлагается на воду и углекислый газ, поэтому можно было бы вести источники в уравнении для несущей фазы – воды. В развиваемом здесь подходе образующаяся в ходе реакции вода считается отдельной фазой. Кроме того, для простоты полагается, что образующаяся углекислота остается в растворе.

Таким образом, для создания основ совместного воздействия высокочастотного электромагнитного поля и соляной кислоты на карбонатный пласт необходимо решить ряд принципиально новых физико-технических задач: излучение и распространение ВЧ электромагнитных волн в призабойной зоне пласта, реофизические процессы нефтей в ВЧ ЭМП, фильтрация жидкостей и газов в пористой среде при наличии ВЧ ЭМП и химических реакций. Кроме того, необходимо решить, такие инженерно- физические задачи, как передача высокочастотной электромагнитной энергии к забойному излучателю при одновременной закачке кислоты в пласт, излучение энергии ВЧ ЭМП в призабойной зону пласта, совмещение технологии извлечения углеводорода с канализацией ВЧ энергии и ее излучением и др.

Анализ уравнений (2.1.18) - (2.1.25) показывает ряд особенностей совместного воздействия ВЧ электромагнитного поля и соляной кислоты на процесс фильтрации вязкой жидкости в пористой среде.

Уравнение распространения тепла (2.1.19) показывает возможность управления распределением температуры в пласте, как изменением концентрации закачиваемой кислоты, так и изменением параметров электромагнитного поля. При этом изменяется плотность распределенных источников тепла, созданных в ВЧ ЭМП. Глубина теплового воздействия главным образом при этом определяется электрофизическими характеристиками пласта, которые изменяются непрерывно при закачке кислоты, частотой и напряженностью поля и зависит от его коллекторских свойств. Следовательно, такой комбинированный метод нагрева может быть использован для теплового воздействия также на малопроницаемые плотные коллекторы высоковязких нефтей и битумов.

Скорость фильтрации нефти увеличивается не только из-за уменьшения вязкости флюида, но и из-за увеличения проницаемости пласта. Это наиболее существенно должно быть при комбинированном воздействии полей.

Таким образом, при воздействии ВЧ ЭМП на продуктивные коллекторы возможно протекание целого ряда физико-химических явлений, которые оказывают значительное влияние на термо- и гидродинамические процессы, на проницаемость коллектора. Все эти факторы представлены в виде функциональной зависимости проницаемости и динамической вязкости от напряженности ВЧ электрического поля и от температуры, от температуры и давления через диэлектрические параметры пласта, концентрации кислоты в водном растворе. Температура и давление, в свою очередь, определяются также через напряженность электрического поля и концентрации кислоты в растворе.

 




<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Графики для расчета фанерных стенок балок и плит | Начальник отдела

Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 407. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Кишечный шов (Ламбера, Альберта, Шмидена, Матешука) Кишечный шов– это способ соединения кишечной стенки. В основе кишечного шва лежит принцип футлярного строения кишечной стенки...

Принципы резекции желудка по типу Бильрот 1, Бильрот 2; операция Гофмейстера-Финстерера. Гастрэктомия Резекция желудка – удаление части желудка: а) дистальная – удаляют 2/3 желудка б) проксимальная – удаляют 95% желудка. Показания...

Ваготомия. Дренирующие операции Ваготомия – денервация зон желудка, секретирующих соляную кислоту, путем пересечения блуждающих нервов или их ветвей...

Что такое пропорции? Это соотношение частей целого между собой. Что может являться частями в образе или в луке...

Растягивание костей и хрящей. Данные способы применимы в случае закрытых зон роста. Врачи-хирурги выяснили...

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ, И МЕТОДЫ СНИЖЕНИИ СКОРОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ Кроме названных причин разрушений и износов, знание которых можно использовать в системе технического обслуживания и ремонта машин для повышения их долговечности, немаловажное значение имеют знания о причинах разрушения деталей в результате старения...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия