Введение к работе
Актуальность темы. Переход крупных нефтяных месторождений в позднюю стадию разработки, ухудшение структуры запасов, ввод в разработку месторождений с трудноизвлекаемыми запасами обусловливают негативное изменение фонда добывающих скважин нефтедобывающих предприятий, характеризующееся увеличением доли малодебитных скважин, ростом числа скважин с высоковязкой продукцией, увеличением количества высокообводненных скважин. Особенно заметно эти тенденции проявляются на месторождениях, приуроченных к карбонатным коллекторам. В карбонатных коллекторах подавляющее большинство технологий воздействия на призабойную зону пласта связано с использованием реагентов кислотной природы. При этом в результате разъедания скелета увеличиваются пористость и проницаемость пласта, что повышает продуктивность скважины. Эффективность такого процесса определяется как пластовыми условиями, так и технологическими, например, условиями нагнетания раствора в пористую среду. Скорость реакции зависит от площади соприкосновения кислоты с коллектором, а, следовательно, от пористости. Эффективность солянокислотной обработки низка в малопроницаемых пластах. Чем выше толщина пласта, тем меньше охват пласта кислотой. Скорость и теплота реакции со временем уменьшаются и глубина теплового воздействия кислоты на пласт падает. Таким образом, повышение эффективности разработки нефтяных залежей в карбонатных коллекторах представляется актуальной задачей.
Исследования, проведенные в последние годы, показывают на принципиальную возможность влияния электромагнитного поля (ЭМП) на скорость химических реакций и константу химического равновесия в нефтегазовых системах. При поглощении высокочастотной (ВЧ) электромагнитной энергии веществом за счет диэлектрических и магнитных потерь происходит его объемный нагрев. В связи с этим возможно управление температурными полями в процессе солянокислотного воздействия на расстояниях, сравнимых с глубиной проникновения электромагнитных волн в пласт.
Изучение термо- и гидродинамических процессов в насыщенных кислотой пористых средах (не только со скелетом на карбонатной основе), происходящих под воздействием внешних интенсивных ВЧ ЭМП, построение математических моделей этих процессов, их анализ столь же актуальны как в научном, так и в прикладном отношениях, поскольку они могут составить основу новых технологических применений.
Цель диссертационной работы – исследование теплофизических особенностей управления солянокислотным воздействием на карбонатосодержащие пористые среды в высокочастотном электромагнитном поле.
Основные задачи исследований:
-
Экспериментальные исследования фильтрации высоковязкой нефти через карбонатонасыщенные пористые среды в высокочастотном электромагнитном поле.
-
Изучение влияния соляной кислоты на диэлектрические потери воды в области высоких частот электромагнитных колебаний.
-
Разработка математической модели и исследование теплопереноса в карбонатосодержащей пористой среде, насыщенной соляной кислотой, при объемном нагреве ВЧ электромагнитным излучением.
Научная новизна.
-
Исследовано влияние градиента давления на объемный расход нефти через карбонатонасыщенную пористую среду в ВЧ ЭМП.
-
Выявлена экстремальная зависимость тангенса угла диэлектрических потерь водных растворов от концентрации соляной кислоты в области резонансной частоты.
-
Проведено математическое моделирование объемного нагрева осесимметричного пласта для исследования температурных полей, возникающих в процессе взаимодействия соляной кислоты с карбонатным скелетом в высокочастотном электромагнитном поле.
-
Установлен эффект управления распределением температуры в карбонатном пласте закачкой соляной кислоты в зависимости от коэффициента поглощения электромагнитных волн.
Практическая ценность. Предложены метод и программа расчета, позволяющие в рамках сформулированной математической модели исследовать широкий класс задач. Результаты и выводы могут быть использованы для оценки эффективности реального процесса, например, для определения глубины и оптимального режима теплового воздействия соляной кислоты в карбонатной породе, взаимодействующей с ВЧ ЭМП, разработки нового метода повышения нефтеотдачи пластов.
Достоверность результатов работы обеспечивается использованием проверенных практикой современных представлений и моделей; применением апробированных и широко используемых методик исследований; совпадением полученных результатов с надежными экспериментальными и теоретическими данными других исследователей; применением современных методов обработки и моделирования численных результатов исследований.
На защиту выносятся:
-
Экспериментальное обоснование влияния высокочастотного электромагнитного поля на фильтрацию высоковязкой нефти через карбонатосодержащие пористые среды.
-
Особенности влияния соляной кислоты на диэлектрические потери воды в области высоких частот электромагнитных колебаний.
-
Результаты теоретических исследований теплопереноса в карбонатосодержащей пористой среде, насыщенной соляной кислотой, при объемном нагреве высокочастотным электромагнитным излучением.
Апробация работы.
Результаты диссертации докладывались и обсуждались на:
VIII Всероссийской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (г. Новосибирск, 2004);
ХI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ «Теплофизические свойства веществ и материалов» (г. Санкт-Петербург, 2005);
V Уральской региональной научно-практической конференции «Современные проблемы физики и физико-математического образования»
( г.Уфа, 2006);
научно-практической конференции «Современные проблемы физики и математики» (г. Стерлитамак, 2006);
Всероссийской дистанционной научно – практической конференции «Актуальные проблемы современной физики» (г. Краснодар, 2008);
Международной научно – технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г.Уфа, 2009);
II Всероссийской научной конференции «Научное творчество XXI века» с международным участием (г. Красноярск, 2010);
научных семинарах кафедры общей физики БГПУ им.М.Акмуллы под руководством доктора физико - математических наук, профессора
И.А. Фахретдинова (г. Уфа, 2005-2010 гг.)
Публикации. Основные результаты опубликованы в 17 работах. Список работ приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 94 страницы, включая 37 рисунков, 4 таблицы и 141 библиографическую ссылку.
