Термины и понятия, применяемые в термических и других методах добычи нефти

Парогенератор - агрегат для выработки водяного пара различных параметров. Имеются многочисленные конструкции различных типов парогенераторов: стационарные; мобильные; низких, высоких и сверхвысоких параметров; прямоточные; для термических методов извлечения углеводородов из недр и т.д. В нефтяной промышленности с целью увеличения нефтеизвлечения термическими методами применяются прямоточные парогенераторы, вырабатывающие пар со степенью сухости х = 0,8.

Передвижные мобильные парогенераторы (ПГПМ) монтируются на прицепах, санях, автомобилях небольшой производительности (2-10 т/ч) с давлением пара 0,2-16 МПа, могут работать на жидком, газовом и твердом топливе. В нефтяной промышленности применяются для пароциклических обработок призабойных зон добывающих скважин, а также с целью проведения опытно-промышленных тепловых работ на небольших залежах.

Водогрейный агрегат (водогрейный котел) - агрегат для получения горячей воды с температурой 150-200° С. Тепловая мощность водогрейного агрегата от 4,65 до 210 МВт, теплопроизводительность от 16-10⁶ до 720-10⁶ кДж/ч. Применяется для воздействия на продуктивный пласт горячей водой (ВГВ).

Электродегидратор - аппарат для разделения водонефтяных эмульсий с использованием электрического поля. Электродегидраторы получили большое применение при обезвоживании и обессоливании высоковязких нефтей на промысловых установках подготовки нефти, а также на нефтеперерабатывающих заводах, где необходима более высокая очистка нефти от воды и солей.

Энергетический баланс теплового процесса - равенство объемов нефти, добытой за счет теплового процесса (технологический эффект) и затраченной на производство и закачку пара в пласт. Определяется по средней теплотворной способности нефти и количеству тепла, необходимого для производства одной тонны пара. Пар - тело (газообразное вещество, газ), находящееся в двух- или однофазном состоянии и образующееся из жидкости при ее нагревании, испарении.

Пар насыщенный - пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью (давление и температура имеют одинаковое значение). При определенной заданной температуре давление насыщенного пара (давление насыщения) имеет одно и то же строго определенное значение. Давление насыщения (при заданной температуре) зависит от физических свойств испаряющейся жидкости (воды, спирта, ртути и т.п.). Чем выше температура, при которой протекает процесс парообразования (кипения) жидкости, тем выше давление насыщенного пара.

Перегретый пар - однофазное газообразное состояние вещества, температура которого tпри данном давлении выше температуры насыщенного пара t_s того же давления, т.е. t>t_s

Парообразование - фазовый переход вещества из жидкого состояния в состояние пара.

Фазовый переход - переход (фазовое превращение) вещества из одной фазы в другую. Например, при испарении, кристаллизации, плавлении и др. фазовый переход свойственен как жидкой (нефть, газ, вода), так и твердой (скелет породы) фазам пластовой системы.

Адиабатный процесс (адиабатический) - термодинамический процесс, при котором нет теплообмена между системой, совершающей процесс, и окружающей средой. Полностью обеспечить отсутствие теплообмена между рабочим телом и окружающей средой невозможно. Но при наличии хорошей тепловой изоляции рабочего тела от внешней среды можно теплообмен свести к минимальному значению, и процесс будет практически адиабатным.

Изобарный процесс - термодинамический процесс, протекающий при постоянном давлении в системе (образование пара в поровом котле, подогрев воздуха в паровоздушном калорифере и многие процессы в химической и других отраслях промышленности).

Изотермический процесс (изотермный) - термодинамический процесс, который протекает при постоянной температуре системы (кипение) химически однородной жидкости и химически однородного кристаллического твердого тела, при постоянном внешнем давлении.

Необратимый процесс - термодинамический процесс, после завершения которого система и взаимодействующие с ней системы (окружающая среда) не возвращаются в начальное состояние без возникновения остаточных изменений в системе или окружающей среде.

Термодинамический процесс -изменение состояния термодинамической системы, характеризующееся изменением ее параметров.

Тепловое расширение - изменение размеров тела в процессе его изобарического нагревания (при постоянном давлении); характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения у, который равен отношению относительного изменения объема тела при его изобарическом нагревании к приращению температуры:

где V - объем; Т - термодинамическая температура; Р - давление.

Для большинства тел у > 0 (исключением является вода, для которой при температуре от 0° С до 4° С у<0). Для идеального газа у>1/Т.

Для твердых тел вместе с у вводят температурный коэффициент линейного расширения а, равный отношению относительного изменения длины тела вдоль рассматриваемого направления при изобарическом нагревании тела к приращению температуры:

где l - длина тела. Для изотропных тел у — 32.

Термодинамическая система - тело (совокупность тел), способное (способных) обмениваться с другими телами (между собой) энергией и веществом. Для термодинамической системы присущи законы термодинамики. Термодинамической системой является любая система, состоящая из очень большого числа молекул, атомов, электронов и других частиц вещества. Термодинамическая система называется физически однородной, если ее состав и все физические свойства одинаковы в любых произвольно выбранных частях, равных по объему (например, химически однородный газ или смесь газов, находящихся в состоянии термодинамического равновесия в отсутствие внешнего силового поля).

Адиабатная термодинамическая система -термодинамическая система, которая не может обмениваться теплотой с другими системами.

Гетерогенная термодинамическая система -термодинамическая система, состоящая из отдельных частей, разграниченных поверхностями раздела. При переходе через раздел хотя бы одно термодинамическое свойство вещества изменяется скачкообразно.

Открытая термодинамическая система -термодинамическая система, которая может обмениваться веществом с другими системами.

Температура - главный параметр, характеризующий тепловое состояние тела (вещества). Температура - единственная функция состояния, определяющая направление самопроизвольного теплообмена.

Если между телами или элементами тел не происходит самопроизвольный переход теплоты, то такие тела или элементы тел находятся в тепловом равновесии друг с другом и температуры этих тел одинаковы. Если происходит самопроизвольный теплообмен, то имеется разность температур. Теплота переходит самопроизвольно всегда от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. Отсюда понятие температура и условленность о направлении ее отсчета связаны с направлением теплообмена.

Термодинамическая (абсолютная) температура -термодинамический параметр состояния тел или систем - температура, отсчитываемая по термодинамической шкале температур от абсолютного нуля.

Размерность и единица температуры Т выбрана произвольно, но так, чтобы была сохранена преемственность со стоградусной шкалой Цельсия, которой пользуются для практических измерений температуры. Между этими шкалами соотношение следующее:

Температура, обозначаемая знаком Т, выражается в кельвинах (К), а знаком t - в градусах Цельсия (°С); кельвину и градусу Цельсия отвечает один и тот же интервал температур.

Температуру Т, выраженную в Кельвинах, измеряют от точки абсолютного нуля; температуру t (в °С) - от точки, смещенной на 273,16 К.

Кельвин равен 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды.

Температура воспламенения - температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их воспламенения от источника зажигания возникает устойчивое горение. Температура воспламенения нефти, нефтепродуктов и других жидких горючих материалов характеризует не их горючесть, а способность испаряться.

Температура вспышки - минимальная температура, при которой смесь горючих паров с воздухом способна воспламеняться в закрытом пространстве при наличии источника зажигания (огонь, сильно нагретое тело, искра и т.д.).

Термины и понятия, применяемые в термических методах добычи 693

Температура застывания - температура, при которой нефть и нефтепродукты, охлаждаемые в стандартных условиях, теряют свойственную жидкостям подвижность. Присутствие в нефтях смолопарафиновых веществ понижает их температуру застывания.

Температура кипения - это процесс превращения жидкости в пар при постоянном давлении (Р - const) и температуре (Т- const) и постоянном подводе теплоты к жидкости. Пар, образующийся в процессе кипения, находится в равновесии с жидкостью и имеет одинаковые с ней давление и температуру. Температуры кипения для разных жидкостей различны и зависят от их физико-химических и других свойств.

Критическая температура - температура вещества в его критическом состоянии. Для чистых веществ критическая температура - наибольшая, при которой возможно существование жидкости в состоянии равновесия с паром.

Температура насыщения - температура нефтяного пласта, ниже которой растворяющая способность нефти по отношению к асфальтосмолистым и парафинистым веществам значительно снижается, способствуя выпадению их из раствора и снижению проницаемости пласта. Она может быть меньше начальной пластовой температуры на 1-3° С и более.

Температура точки росы - температура, при которой в изобарном процессе охлаждения парциальное давление пара становится равным давлению насыщения; определяется парциальным давлением водяных паров в продуктах сгорания, увеличивающимся с повышением влажности топлива и содержания в нем водорода. Точка росы в продуктах сгорания углей 27-55° С, мазута 44-45° С и природного газа 54-55° С. Наличие в продуктах сгорания СО₂ и СО₃ повышает температуру точки росы до 100-140° С. Для высокосернистых топлив температура точки росы повышается До 150° С и более.

Теплообмен - самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространство с неоднородным полем температуры.

Процесс переноса теплоты может вызываться также неоднородностью полей других физических величин, к примеру разность концентраций молекул или других концентраций.

Существуют три способа переноса теплоты в природе: теплопроводность, конвекция и тепловое излучение, а теплообмена два вида - конвективный и лучистый.

Горное давление - всестороннее давление, формируемое в недрах земли под действием сил гравитации, определяющее напряженное состояние горных пород. Горное давление измеряется в мПа.

Гидростатическое давление - давление в неподвижной жидкости, оказываемое весом ее столба высотой от точки измерения до поверхности жидкости. Гидростатическое давление в скважине определяется весом столба жидкости в стволе.

Условное гидростатическое давление -вес столба пресной воды с плотностью 1 г/см, высотой от данной точки пласта до земной поверхности.

Геостатическое давление - давление, обусловленное весом столба горных пород над данной точкой пласта; используется в инженерных расчетах как косвенная мера напряженного состояния горных пород.

Аномальное высокое пластовое давление (АВДП) - давление жидкости в пласте, превышающее гидростатическое. Наличие АВДП в разрезе отложений создает большие трудности при бурении скважин.

Давление поглощения жидкости -давление в скважине, при котором жидкость, преодолев сопротивление пластового давления (пласта), из скважины уходит в пласт. Такое давление создается давлением столба жидкости в скважине и избыточным давлением на устье скважины. Обязательным условием поглощения жидкости является превышение давления поглощения над пластовым давлением на величину ΔР, которая зависит от физико-геологических свойств, вязкости жидкости и др.

Величина ΔР играет большую роль при бурении скважин, т.к., зная эту величину, можно избежать поглощения, а также открытого выброса (проявления) жидкости из скважины.

Избыточное давление - физическая величина, равная разности между давлением жидкости или газа Р и давлением окружающей среды Р₀.

Давление насыщения (нефти газом) - давление газа, находящегося в термодинамическом равновесии с пластовой нефтью. Величина этого давления зависит от количества растворенного газа, состава нефти и газа, температуры. Из нефти начинает выделяться растворенный в ней газ при снижении давления ниже давления насыщения или при увеличении температуры.

Коэффициент вытеснения - отношение объема нефти, вытесненной агентом воздействия на залежь к начальному объему нефти. Определяется по данным исследования кернов и на основании фактических данных по выработанным зонам пласта.

Коэффициент охвата - отношение выработанной части пласта ко всему объему залежи.

Фронт прогрева - теплоперенос.

Фронт вытеснения - массоперенос.

Фронт прогрева значительно отстоит от фронта вытеснения. Отставание зависит от теплофизических и коллекторских свойств пласта и окружающих пород, теплоносителя, толщины пласта, эффективности вытеснения нефти водой, продолжительности процесса.

Проницаемость - это свойство коллектора пропускать через себя нефть, воду и газ. Горная порода обладает проницаемостью в 1 мкм², когда через ее поперечное сечение площадью 1 см² под действием градиента давления 98,07 кПа каждую секунду протекает 1 м³ жидкости вязкостью 1 мПа-с.

Проницаемость определяется по образцам кернов в лабораторных условиях по формуле где Q - объемный расход жидкости; μ - вязкость жидкости; L - длина образца; Р - площадь поперечного сечения образца; ΔP - разность давлений.

Проницаемость может определяться также гидродинамическими и промыслово-геофизическими методами.

Проницаемость выражается в м².

Различают абсолютную, фазовую и фазовую относительную проницаемость.

Абсолютная проницаемость - это объемный расход, не взаимодействующий с минеральным скелетом жидкости определенной вязкости, полностью насыщающий открытое поровое пространство горной породы и фильтрующийся через заданную площадь ее поперечного сечения под действием известного градиента давления. Абсолютная проницаемость определяется в лабораторных условиях по формуле

где К - абсолютная проницаемость; Q - расход жидкости; μ -вязкость жидкости; F - площадь фильтрации; ΔР - перепад давления на торцах образца.

Эта формула используется для оценки коллекторских свойств горных пород при проведении поисково-разведочных работ.

Фазовая проницаемость - это объемный расход жидкости известной вязкости, фильтрующийся через определенную площадь поперечного сечения горной породы под действием заданного градиента давления в условиях, когда кроме данной жидкости в поровом пространстве горной породы присутствуют другие, несмешивающиеся жидкости. Фазовая проницаемость используется для вычисления относительной фазовой проницаемости, применяемой для расчета нефтеотдачи, и определяется в лабораторных условиях.

Фазовая относительная проницаемость - это отношение фазовой проницаемости по данной жидкости к абсолютной проницаемости коллектора. Фазовая относительная проницаемость используется для характеристики фильтрационного сопротивления потоку данной жидкости при наличии в поровом пространстве других, не смешивающихся друг с другом жидкостей. Фазовая относительная проницаемость является функцией насыщенностей перового пространства фильтрующимися фазами и в зависимости от их соотношений меняется от 0 до 1.

Пористость - наличие в породе пор, трещин, каверн и соединяющих их каналов. Отношение объема всех пустот горной породы к ее общему объему в процентах или в долях единиц называется коэффициентом пористости.

Интервалы коэффициентов пористости для некоторых пород в % следующие:

песок 6-52;

песчаник 3,5-29;

известняк 2-33;

глина 6-50;

глинистые сланцы 0,5-1,4;

изверженные породы 0,05-1,25.

Различают открытую, эффективную, межзерновую и трещинную пористость.

Открытая пористость - это сообщающиеся друг с другом поры горной породы, объем которых может меняться в интервале 10-20%. Открытая пористость определяется в лабораторных условиях, а также гидродинамическими методами исследования пластов и методами промысловой геофизики.

Эффективная пористость - это пористость, включающая только поровое пространство, которое занято пластовой жидкостью. Тепловое воздействие на пласт, вследствие увеличения охвата порового пространства процессом вытеснения, приводит к значительному повышению эффективной пористости и, соответственно, увеличению нефтеотдачи.

Межзерновая пористость - это пористость, образующаяся между зернами осадочной (терригенной, карбонатной) породы, морфология и объем которой определяются взаиморасположением слагающихся пород зерен и цемента. Величина межзерновой пористости находится в пределах 10-20%, она определяет основной объем коллектора как вместилища нефти.

Трещинная пористость - это пористость или объем трещин, секущих горную породу. Величина трещинной пористости намного меньше межзерновой пористости и колеблется в пределах от 0,01 до 1%. Трещинная пористость определяется промыслово-геофизическими методами.

Коэффициент нефтенасыщенности -это отношение объема пор, заполненных нефтью в пластовых условиях к общему объему пор.

Эффективная толщина пласта - это толщина одного нефтенасыщенного пласта или суммарная толщина всех нефтенасыщенных пластов и пропластков продуктивного горизонта.

Коэффициент нефтеотдачи - это отношение добытой из пласта нефти к начальным геологическим запасам.

Коэффициент вытеснения - это отношение объема нефти, вытесненной закачиваемым агентом воздействия, к начальному объему нефти в пласте.

Коэффициент охвата - это отношение объема выработанной части пласта ко всему объему залежи. Он зависит от характера неоднородности пласта по проницаемости и соотношения вязкости нефти и вытесняющего агента.

Вязкость - это свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц относительно друг друга при движении. Различают нефти по вязкости: эффективную, динамическую, кинематическую и относительную.

Эффективная вязкость нефти (кажущаяся) - это вязкость нефти, обладающая аномальными свойствами и изменяющаяся в зависимости от градиента скорости.

Динамическая вязкость нефти - определяется силой, которую испытывает единица поверхности одного из взаимодействующих слоев со стороны другого слоя; если градиент скорости между слоями равен единице, размерность - Па-с.

Кинематическая вязкость - это отношение коэффициента динамической вязкости к плотности нефти при температуре определения; размерность - м²/с.

Относительная вязкость нефти - это отношение вязкости нефти к вязкости воды при той же температуре.

Коэффициент абсолютной вязкости -величина, равная напряжению внутреннего трения, когда относительная скорость двух плоскостей потока, находящихся друг от друга на расстоянии 1 м, равна 1 м/с; размерность - мПа-с.

Горизонтальные скважины - это скважины, которые заканчиваются горизонтальной частью ствола.

Боковой горизонтальный ствол - это горизонтальный ствол, пробуренный в вертикальной или наклонно-направленной скважине на один или несколько продуктивных пропластков с невыработанными запасами нефти.

Геотермический градиент - вектор, характеризующий прирост температуры горных пород в °С на каждые 100 м углубления от зоны постоянных температур. Геотермический градиент составляет 3° С на 100м.

Буровое долото - породоразрушающий инструмент при бурении скважин.

Забой скважины - нижняя часть скважины. Керн - часть горной породы, выбуренной специальным буровым долотом и извлеченной на поверхность с целью определения продуктивности данной залежи.

Конструкция забоя - устройство нижней (продуктивной) части скважины.

Обсадная колонна - спускаемая в скважину после бурения с последующим цементированием металлическая колонна труб, которая служит для разобщения пластов, закрепления стенок скважины, создания технологических условий бурения и эксплуатации скважин, охраны недр и окружающей среды и т.д.

Колонна насосно-компрессорных труб - колонна труб, спускаемых в эксплуатационную колонну и служащих каналом подъема жидкости из пласта скважины на поверхность.

Противовыбросовое оборудование -устройство, обеспечивающее герметизацию устья скважины при нефтегазопроявлениях в процессе бурения.

Пакер - приспособление для разобщения пластов при раздельной их эксплуатации, при опробовании скважины в процессе бурения, а также для отделения затрубного пространства от воздействия забойного давления и тепла при закачке теплоносителя в пласт.

Печать - инструмент для определения положения, характера и состояния части слома бурильной и эксплуатационной колонны или других предметов, оставшихся в скважине в результате аварии.

Утяжеленная бурильная труба (УБТ) - толстостенная труба, устанавливаемая над долотом для повышения веса бурильной колонны.

Теплоноситель - это жидкое или газообразное вещество, имеющее высокую температуру и отдающее свою энергию в форме теплоты другим телам (веществам), обладающим меньшими температурами.

Термозаводнение - тепловой процесс воздействия на нефтяную залежь закачкой в нее горячей воды.

Насыщенный пар - это пар, образующийся в процессе кипения, находящийся в равновесии с жидкостью и имеющий с ней одинаковые давления и температуру.

Капиллярная паропропитка - это процесс, вызываемый влиянием сил межмолекулярного взаимодействия на равновесие и движение свободной поверхности жидкости, поверхности раздела несмешивающихся жидкостей с твердыми телами.

Капиллярные силы - это разность давлений в несмачивающей (нефти) и смачивающей (воде) фазах, разделенных в поре мениском. Капиллярные силы - основная сила, удерживающая нефть в неоднородной пористой среде.

Внутрипластовое горение (ВГ) - это физико-химический окислительный процесс, проходящий при определенных условиях с сопровождением химических превращений веществ с выделением больших количеств теплоты и образованием продуктов реакций.

Процесс внутрипластового горения - это способ разработки и метод повышения нефтеотдачи продуктивных пластов, основанный на использовании энергии, полученной при частичном сжигании тяжелых фракций нефти (кокса) в пластовых условиях при нагнетании окислителя (воздуха) с поверхности.

Водоподготовка - это процесс обработки химическими или иными способами исходной воды с доведением ее качества (химического состава и других показателей) до требуемых норм.

Испарение - парообразование, происходящее на свободной поверхности жидкости и твердого тела.

Конвекция - распространение теплоты в среде с неоднородным распределением температуры, осуществляемое макроскопическими элементами жидкости при ее перемещении; может происходить только в жидкостях и газах, частицы которых легко перемещаются в пространстве. Распределение теплоты конвекцией всегда сопровождается теплопроводностью, т.е. молекулярным переносом теплоты.

Удельная поверхность породы - это величина суммарной поверхности частиц, приходящейся на единицу объема образца.

Расчлененность - это бессистемное чередование проницаемых нефтенасыщенных песчаных (терригенных) или известняковых (карбонатных), глинистых или доломитовых слоев, линз и пропластков. Расчлененность пластов в одной скважине может доходить до 10-15 и более пропластков.

Тепловые свойства горных пород - это способность горныхпород передавать тепло через твердую фазу, жидкость или газ заполняющие поры (трещины), и излучение между стенками пород.

К тепловым свойствам горных пород относят температуропроводность, теплопроводность и теплоемкость.

Температуропроводность - это величина, характеризующая скорость изменения температуры вещества в нестационарных тепловых процессах; равна отношению коэффициента теплопроводности вещества к произведению его удельной теплоемкости при постоянном давлении С_р на плотность Р:

Размерность температуропроводности - квадратный метр на секунду (м /с), равен температуропроводности вещества с теплопроводностью 1 Вт (м-К), удельной теплоемкостью (при постоянном давлении) 1Дж/(кг-К) и плотностью 1 кг/м³.

Теплопроводность - это физическая величина, характеризующая способность тела, вещества проводить (молекулярно переносить) теплоту в сплошной среде при наличии градиента температуры. В газообразных телах перенос теплоты теплопроводностью происходит в результате соударения молекул между собой; в капельных жидкостях и твердых телах-диэлектриках - путем упругих волн (упругие колебания кристаллической решетки); в металлах - путем диффузии свободных электронов. Теплопроводность равна отношению вектора поверхностной плотности теплового потока к температурному градиенту:

Теплоемкость - это величина, равная отношению количества теплоты σQ,, сообщаемого телу (системе) при бесконечно малом изменении его состояния в каком-либо процессе, к соответствующему изменению температуры этого тела: Отношение теплоемкости С однородной системы к количеству вещества п этой системы - молярная теплоемкость: С_т = С/п.

Размерность теплоемкости Дж/к, а молярной теплоемкости Дж/(моль-К). Теплоемкость тела зависит от химического состава, условий, в которых находится тело, процесса теплопередачи. Теплоемкость - функция температуры. Единицы теплоемкости при постоянном давлении Дж/(кг-К), при постоянном объеме Дж/(м³-К).

⇐ Предыдущая67686970717273747576Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: