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 баланстеплового 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 ts того же давления, т.е. t>ts
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 вязкостьнефти (кажущаяся) - это вязкость нефти, обладающая аномальными свойствами и изменяющаяся в зависимости от градиента скорости.
Динамическая вязкостьнефти - 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 Срна 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: Ст = 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).