Расчет забойных параметров теплоносителя при его движении по стволу наклонно-направленной скважины с учетом структуры потока

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью вовлечения в разработку месторождений с высоковязкой нефтью, поскольку месторождения с нефтью низкой и средней вязкости истощаются. Вязкость тяжёлой нефти существенно зависит от температуры, поэтому для снижения вязкости используют тепловые методы увеличения нефтеотдачи. С точки зрения использования закаченного в пласт тепла наиболее эффективным тепловым методом является пароциклический метод, т. е. периодическое нагнетание пара в скважину. Однако при движении пара по трубе происходит его конденсация, из-за чего продукция на забое скважины нередко обводнена. Точное знание параметров теплоносителя вдоль всего ствола скважины поможет избежать этой проблемы. Цель: определить влияние величины угла наклона скважины, сухости пара на устье, начального давления и коэффициента теплопроводности теплоизоляции на характеристики теплоносителя в стволе скважины с учётом режимов течения. Объекты: месторождения с высоковязкой нефтью. Методы: физико-математическое моделирование нагнетания двухфазного (пар-вода) теплоносителя в пласт на основе законов сохранения массы, импульса и энергии с учетом движения теплоносителя по стволу наклонной скважины, потерь тепла через стенки скважины и режимов течения жидкости. Результаты. Произведен расчет паросодержания и расхода теплоносителя вдоль ствола наклонной скважины. Проанализировано влияние величины угла наклона скважины на параметры теплоносителя на забое скважины (паросодержание, давление и устьевой расход теплоносителя). Определено, что чем меньше угол наклона скважины, тем глубже пар проникает по глубине пласта

The relevance of the research is caused by the need to involve fields with high viscosity oil in the development, since fields with low and medium viscosity oil are depleted. Oil viscosity directly depends on the temperature, therefore, thermal enhanced oil recovery methods are used to reduce the viscosity. From the point of view of using the heat injected into the formation, the most effective thermal method is the cyclic steam stimulation, i. e. cyclic steam injection into the well. However, when steam moves through the pipe, it condenses, that is why the production at the well bottom-hole are often has high water cut. Accurate calculation of the heat carrier parameters along the entire wellbore will help to avoid this problem. The main aim of the research is to determine the effect of the well inclination angle, steam quality at the wellhead, initial pressure and thermal conductivity of thermal insulation on the heat carrier characteristics in the wellbore, considering flow modes. Objects of the research are deposits with high-viscosity oil. Methods: physical and mathematical modeling of injection of a two-phase (steam-water) heat carrier into the reservoir based on the laws of conservation of mass, momentum and energy, considering the movement of the heat carrier along the wellbore of a directional well, heat loss through the walls of the well and fluid flow modes. Results. The calculation of the steam quality and heat carrier flow rate along the wellbore of a directional well was conducted. The influence of the well inclination angle on the parameters of the heat carrier at the well bottom-hole (steam quality, pressure and wellhead flow rate of the heat carrier) is analyzed. It is determined that the smaller the well inclination angle, the deeper the steam penetrates through the depth of the formation.