Ученые из ТюмГУ смоделировали технологии пароциклической обработки добывающих скважин для месторождений тяжелой нефти и проанализировали влияние конвективных процессов на основные технологические параметры.
Трудноизвлекаемые запасы углеводородов составляют до 80 процентов всех запасов нефти и газа. Доля традиционных запасов при этом неуклонно снижается. Поэтому для поддержания темпов добычи необходимо разрабатывать месторождения запасов, которые трудно извлечь. Последние исследования показывают, что пароциклическое воздействие позволяет повысить коэффициент извлечения нефти на 14 процентов. Цикл ПЦО состоит из закачки пара в добывающую скважину, паротепловой конденсации и добычи нефти. Длительность интервала добычи нефти определяется экономической эффективность.
Развитие этого подхода позволяет создать аналитическую модель по расчету объема прогретой области и дебита нефти, причем максимальный объем может быть вычислен с использованием уравнения теплового баланса, а минимальный – по уравнению теплопроводности. Физики из ТюмГУ Александра Гильманова и Александра Шевелёва сообщают, что моделирование процесса ПЦО и других тепловых методов увеличения нефтеотдачи возможно с использованием подробных математических моделей многофазной неизотермической фильтрации, требующих большого объема входной информации об объекте разработки. Еще более сложный подход – использование нейросетей для расчета технологических показателей пароциклического воздействия.
Тюменские ученые создали и описали в статье интегральную модель пароциклического воздействия с учетом гравитационной сегрегации фаз, позволяющей провести анализ параметров, влияющих на технологическую и экономическую эффективность процесса. В статье физиков, вышедшей в «Инженерно-физическом журнале», впервые показано, что уточнение формы теплового фронта позволяет приблизить значения рассчитываемых параметров к реальным данным.
По результатам своего исследования ученые сделали следующие выводы. Во-первых, установлено, что классический подход к интегральному моделированию пароциклического воздействия не учитывает гравитационной сегрегации пара. Наличие этого эффекта позволяет повысить точность расчетов в 2,6 раза.
Во-вторых, определено, что время паротепловой конденсации на месторождении Sho-Vel-Tum необоснованно завышено в четыре раза. Это приводит к беспричинному простою скважин. В-третьих, установлено, что длительность интервала добычи характеризуется медленным падением дебита нефти. Таким образом, для эффективного применения пароциклического воздействия требуется небольшое количество циклов процесса.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и правительства Тюменской области. С помощью модели, учитывающей гравитационную сегрегацию и конвективные тепловые потоки пара, определены технологические показатели процесса, в том числе время закачки пара и время паротепловой конденсации.