СВЧ. Исследование и разработка технологии увеличения нефтеотдачи за счет вытеснения с применением электромагнитного поля
 Скачать 4.49 Mb.
|
|
№, п/п Показатель Ед. измерения Значение 1 Объем насыпной модели см 1500 2 Коэффициент пористости, К п дед. 0,35 3 Проницаемость, К пр Д 0,5 4 Поровый объем, п см 525 5 Объем нефти, н см 420 6 Объем добавленной воды, в см 200 7 Критический градиент давления начала фильтрации, gradP кр Па/м 9656,61 8 Градиент давления на момент включения установки Па/м 8988,23 9 Время появления капель нефти с 4 В результате проведения эксперимента № A-1 рассчитан критический градиент начала фильтрации, который составил 9656,61 Па/м. Расход по 66 нефти, при этом, составил 0,09 см 3 /с. После уменьшения объема воды до 100 см расход прекратился в связи стем, что гидростатический градиент упал до 8988,23 Па/м. Однако, при обработке электромагнитным полем расход по нефти возобновился при конечном градиенте давления, что свидетельствует о снижении необходимого для вытеснения нефти гидростатического перепада. Можно сделать вывод об эффективности применения электромагнитного воздействия для повышения характеристик вытеснения нефти. 2.2.2 Эксперимент № B-1. Выявление степени воздействия электромагнитной обработки на эффективность вытеснения нефти водой Цель эксперимента. Определение коэффициента вытеснения нефти водой. Оценка эффективности электромагнитной обработки нефтенасыщенного коллектора с целью повышения коэффициента вытеснения. Объект эксперимента. Объектом эксперимента является насыпная модель песчаного керна, представляющая собой пластиковую емкость объемом 2000 см (насыпная часть – 1500 см) – аналогичная объекту эксперимента № A-1 (пористость 35 %, проницаемость 0,5 Д. В емкость, водной вертикальной плоскости на глубину 60 мм были вмонтированы два электрода на расстоянии 110 мм друг от друга. Диаметр электродов – 9 мм, длина – 150 мм. Электроды представляют собой два стальных болта, подключенных к лабораторной установке. Сверху и снизу емкость имеет входное и выходное отверстия соответственно. Вытесненная из модели нефть попадает в мерную колбу. Основная задача Основная задача заключается в сопоставлении начального коэффициента вытеснения нефти водой с коэффициентом вытеснения после проведения электромагнитной обработки насыпной модели. 67 План проведения эксперимента. 1. Искусственная модель насыпного песчаного керна насыщается нефтью (плотность 852 кг/м 3 , динамическая вязкость 2,8 мПа·с) в объеме 420 см, коэффициент нефтенасыщенности составляет 0,8 дед. 2. Производится промывка искусственной модели водой (вязкость 1,052 мПа·с, плотность 1000 кг/м 3 ) в объеме 3000 см 3. Производится расчет остаточной нефтенасыщенности (ости коэффициента вытеснения (К выт ). 4. Включение лабораторной установки и обработка модели электромагнитным воздействием в течение 10 минут. 5. Оценка конечного коэффициента вытеснения и сопоставление с предыдущим значением. Результаты эксперимента № B-1. Первый этап проведения эксперимента заключается в нахождении коэффициента вытеснения нефти из модели искусственного насыпного керна. Для этого в емкость с насыщенным нефтью песком добавлялась вода, общий объем которой составил 3000 см 3 Количество нефти, вытесненной при этом составило 265 см. Коэффициент вытеснения К выт 1 составил 0,631 дед. Остаточная нефтенасыщенность модели – 0,295 дед. Входе второго этапа проводилась электромагнитная обработка насыпного керна общей продолжительностью 10 минут. В результате ЭМ воздействия из модели дополнительно получено 110 см нефти. Суммарно из модели извлечено 375 см нефти. Суммарный коэффициент нефтевытеснения после обработки составил 0,893 дед. Остаточная нефтенасыщенность снизилась до 8,6 %. Результаты эксперимента в таблице 2.3. Таблица 2.3. Результаты эксперимента № B-2. №, п/п Показатель Обозначение Ед. измерения Значение 1 2 3 4 5 1 Объем насыпной модели мод см 1500 2 Объем добавленной нефти н см 420 68 Продолжение таблицы 2.3 3 Начальная нефтенасыщенность нач дед. 0,8 4 Динамическая вязкость добавленной нефти μ н 1 мПа·с 2,8 5 Плотность нефти н кг/м 3 852 6 Объем использованной воды в см 3000 7 Объем вытесненной нефти V выт.н см 265 8 Остаточная нефтенасыщенность до обработки Э/М воздействием S ост 1 д.ед. 0,295 9 Коэффициент вытеснения до обработки Э/М воздействием К выт 1 д.ед. 0,631 10 Время Э/М воздействия t э/м мин 10 11 Объем дополнительной нефти V доп.н см 110 12 Остаточная нефтенасыщенность после обработки Э/М воздействием S ост 2 д.ед. 0,086 13 Коэффициент вытеснения после обработки Э/М воздействием К выт 2 д.ед. 0,893 Проведенный эксперимент доказывает положительное влияние электромагнитной обработки насыщенного нефтью коллектора на повышение коэффициента вытеснения. Конечный К выт повысился с 0,631 дед. до 0,893 дед. (на 26,2 %). Остаточная нефтенасыщенность снизилась с 29,5 % (при поршневом вытеснении) до 8,6 % (после ЭМ воздействия. Измерения вязкости извлеченной при помощи электромагнитной обработки нефти показали ее снижение на 28,6 %. Этот эффект должен отразиться на характеристике подвижности углеводородов в пористой среде. Для оценки этого параметра была проведена группа опытов по электромагнитному воздействию на модель насыпного керна, насыщенную различными флюидами. 2.2.3 Эксперимент № С. Выявление изменения подвижности нефти при электромагнитном воздействии Цель эксперимента. Оценить влияние электромагнитного воздействия на подвижность нефти, фильтрующейся сквозь искусственную модель насыпного керна. 69 Объект эксперимента В данном эксперименте объектом воздействия является модель нефтенасыщенного керна (пористость – 35 %, проницаемость 0,5 Д, представляющая собой лабораторную стеклянную колбу (1) общим объемом 523 см (рисунок 2.26). Объем порового пространства – 91,525 см. Колба имеет два отверстия (входное и выходное) в верхней и нижней части. Емкость наполнена песком на ½ объема. В отличие от предыдущих экспериментов, в насыпную модель погружен один электрод вертикально сверху колбы, второй представляет собой медную пластину, находящуюся под колбой с внешней стороны. Первый электрод углублен в насыщенный песок на 60 мм, его диаметр составляет 6 мм. Рисунок 2.26 – Эксперимент № С. Схема подключения установки к модели искусственного керна 1 – стеклянная колба, содержащая насыщенный песок, 2 – стальной болт, 3 – медная пластина, 4 – мерная емкость, 5 – электротехническая часть лабораторной установки. Основная задача. Пронаблюдать и оценить изменение подвижности нефти в условиях электромагнитной обработки насыпной модели. Сопоставить изменение начального и конечного коэффициента вытеснения нефти водой. План проведения эксперимента 1. Насыщаем искусственную модель насыпного керна нефтью в объеме 73 см (плотность 852 кг/м 3 , динамическая вязкость 2,8 мПа·с). 70 2. Добавляем в сосуд 100 см воды. Начинается процесс поршневого вытеснения нефти через нижнее отверстие. Замеряем объемный расход нефти. 3. После прекращения фильтрации нефти включаем лабораторную установку. Электромагнитное воздействие осуществляется в течение 10 минут с интервалами включения-выключения, составляющими 5 секунд. 4. Производим замеры объемного расхода до его полного прекращения. 5. Рассчитываем коэффициенты вытеснения, изменение подвижности в зависимости от нефтенасыщенности насыпной модели искусственного керна. Результаты эксперимента № СВ ходе поршневого вытеснения из насыпной модели получено 31,98 см нефти, после чего фильтрация прекратилась. После этого, производилась электромагнитная обработка модели с интервалами включения/отключения лабораторной установки по 5 секунд. По окончании воздействия фильтрация продолжалась еще в течение 5 минут, что свидетельствует о сохранении положительного эффекта от воздействия. В результате воздействия коэффициент вытеснения возрос на 0,27 дед, остаточная нефтенасыщенность снизилась до 0,229 дед. (вместо 0,448 дед. при поршневом вытеснении).Результаты проведения эксперимента № C-1 приведены в таблице 2.4. Таблице 2.4. Результаты проведения эксперимента № C-1 №, п/п Показатель Обозначение Ед. измерения Значение 1 2 3 4 5 1 Объем насыпной модели мод см 261,5 2 Объем добавленной нефти н см 73 3 Начальная нефтенасыщенность нач дед. 0,8 4 Динамическая вязкость добавленной нефти до обработки μ н 1 мПа·с 2,8 5 Плотность нефти н кг/м 3 852 6 Объем добавленной воды в см 100 7 Объем вытесненной нефти V выт.н см 30,48 8 Остаточная нефтенасыщенность до обработки Э/М воздействием S ост 1 д.ед. 0,465 9 Коэффициент вытеснения до обработки Э/М воздействием К выт 1 д.ед. 0,42 10 Время Э/М воздействия tэ/м мин 10 71 Продолжение таблицы 2.4 11 Объем дополнительной нефти Vдоп.н см 20,04 12 Остаточная нефтенасыщенность после обработки Э/М воздействием S ост 2 д.ед. 0,246 13 Коэффициент вытеснения после обработки Э/М воздействием К выт 2 д.ед. 0,69 14 Коэффициент подвижности на момент окончания фильтрации до обработки Ќ 1 мкм 2 /Па·с 213,450 15 Коэффициент подвижности на момент начала обработки Э/М воздействием Ќ 2 мкм 2 /Па·с 1285,92 На рисунках 2.27 и 2.28 представлены графики объемных расходов по нефти дои после начала проведения обработки электромагнитным воздействием. Рисунок 2.27 – График объемного расхода по нефти до начала ЭМ обработки Рисунок 2.28 – График объемного расхода по нефти после начала ЭМ воздействия 72 Входе проведения эксперимента C-1 были построены зависимости подвижности нефти от остаточной нефтенасыщенности модели искусственного насыпного керна (рисунки 2.29, 2.30). Рисунок 2.29 – Эксперимент № С. График зависимости подвижности нефти от нефтенасыщенности до проведения ЭМ воздействия Рисунок 2.30 – Эксперимент № C-1. График зависимости подвижности нефти от нефтенасыщенности после проведения ЭМ воздействия Из графиков видно, что подвижность нефти после включения установки возрастает. Появление электромагнитного воздействия приводит к 73 возобновлению фильтрации нефти и уменьшению остаточной нефтенасыщенности с 46,5 % до 24,6 %. Выводы В результате проведения эксперимента № С обнаружено повышение подвижности фильтруемого флюида (нефти) с 213,45 мкм 2 /Па·с на момент остановки расхода до включения установки) до 1285,92 мкм 2 /Па·с после начала обработки модели ЭМ воздействием. Коэффициент вытеснения нефти повысился с 42 % до 69 %. Помимо этого, обнаружено сохранение эффекта в течение 5 минут после прекращения воздействия электромагнитным полем. Фильтрация нефти прекратилась к концу ой минуты. Эксперимент подтвердил положительное влияние электромагнитного воздействия на повышение подвижности нефти в пористой среде. 2.2.4 Эксперимент № C-2. Вытеснение технического масла под воздействием электромагнитного поля Цель эксперимента Добиться дополнительного извлечения технического масла из модели искусственного керна с помощью электромагнитного воздействия. Оценить изменение подвижности масла входе электромагнитной обработки модели насыпного керна. Объект эксперимента. Объектом эксперимента является лабораторная колбас песком (пористость – 35 %, проницаемость 0,5 Д, который насыщен техническим маслом (вязкость – 6 мПа·с, плотность 900 кг/м 3 ). Объем добавленного масла – 73 см. Как ив предыдущем опыте, в песок на 60 мм по центру углублен один стальной электрод диаметром 6 мм, второй - медная пластина, расположенная под колбой. Таким образом, расстояние по вертикали между концом электрода, опущенного в насыщенный песок, и пластиной составляет 40 мм. Электрод и пластина подключены к лабораторной установке. 74 Основная задача. Измерить дополнительно извлеченное из модели техническое масло. Рассчитать подвижность масла дои после электромагнитного воздействия. Оценить изменение динамической вязкости масла, прошедшего электромагнитную обработку. План проведения эксперимента Эксперимент проводится по схеме, использованной в предыдущем опыте. Единственным отличием является насыщающий модель керна флюид – техническое масло (вязкость 6 мПа·с). Результаты эксперимента № С. Вытеснение водой прекратилось на 26 минуте гидравлического вытеснения. В результате этого из модели насыпного керна получено 25,98 см технического масла. Результаты эксперимента приведены в таблице 2.5. Таблица 2.5 – Результаты эксперимента № C-2 №, п/п Показатель Обозначение Ед. измерения Значение 1 Объем насыпной модели мод см 261,5 2 Объем добавленной нефти н см 73 3 Начальная нефтенасыщенность нач дед. 0,800 4 Динамическая вязкость добавленной нефти до обработки μ н 1 мПа·с 6 5 Плотность нефти н кг/м 3 852 6 Объем добавленной воды в см 100 7 Объем вытесненной нефти V выт.н см 25,98 8 Остаточная нефтенасыщенность до обработки Э/М воздействием S ост 1 д.ед. 0,514 9 Коэффициент вытеснения до обработки Э/М воздействием К выт 1 д.ед. 0,36 10 Время Э/М воздействия tэ/м мин 10 11 Объем дополнительной нефти Vдоп.н см 9,30 12 Остаточная нефтенасыщенность после обработки Э/М воздействием S ост 2 д.ед. 0,412 13 Коэффициент вытеснения после обработки Э/М воздействием К выт 2 д.ед. 0,48 14 Коэффициент подвижности на момент окончания фильтрации до обработки Ќ мкм 2 /Па·с 210,64 15 Коэффициент подвижности на момент начала обработки Э/М воздействием Ќ мкм 2 /Па·с 986,72 Результаты проведения эксперимента С говорят о слабом влиянии электромагнитного воздействия на подвижность технического масла. К 75 концу ой минуты проведения ЭМ воздействия фильтрация полностью прекратилась и не возобновлялась до конца проведения эксперимента. Коэффициент вытеснения на момент прекращения электромагнитного воздействия составил всего 0,48 деда подвижность масла возросла до 986,72 мкм 2 /Па·с. На рисунках 2.31, 2.32 показаны графики объемного расхода по маслу дои после начала электромагнитного воздействия. Рисунок 2.31 – График объемного расхода технического масла до начала электромагнитного воздействия Рисунок 2.32 – График объемного расхода технического масла после начала электромагнитного воздействия 76 На рисунках 2.33, 2.34 представлены графики подвижности масла дои после начала ЭМ воздействия в зависимости от насыщенности искусственной модели насыпного керна этим флюидом. Наконец поршневого вытеснения подвижность масла снизилась до 210,64 мкм 2 /Па·с. При включении лабораторной установки подвижность масла возросла до 986,72 мкм 2 /Па·с и фильтрация возобновилась. Рисунок 2.33 – Эксперимент № С. График подвижности до э/м воздействия Рисунок 2.34 – Эксперимент № С. График подвижности после начала ЭМ воздействия 77 Выводы. При поршневом вытеснении из модели было получено 25,98 см технического масла. Коэффициент вытеснения при этом достиг 0,36 дед. После начала обработки модели искусственного насыпного керна электромагнитным воздействием подвижность масла возросла с 210,64 мкм 2 /Па·с до 986,72 мкм 2 /Па·с. Эффект увеличения подвижности пропал к концу ой минуты, объемный расход полностью прекратился и не возобновлялся до конца электромагнитного воздействия. Эти результаты свидетельствуют о низком влиянии электромагнитных волн рассматриваемой частоты на реологические свойства технического масла. 2.2.5 Эксперимент № С. Вытеснение нефти при помощи магнитной жидкости в электромагнитном поле Цель эксперимента. Оценить влияние электромагнитного воздействия на вытеснение нефти и изменение ее подвижности при помощи вспомогательного агента – магнитной жидкости. Объект эксперимента Объект эксперимента – модель искусственного насыпного песчаного керна (пористость – 35 %, проницаемость 0,5 Д, насыщенного нефтью (плотность 852 кг/м 3 , динамическая вязкость 2,8 мПа·с) и магнитной жидкостью на основе нефти. Первый электрод погружен в песок, второй – медная пластина, размещенная под колбой. Объем добавленной нефти – 73 см, магнитной жидкости – 15 см 3 Магнитная жидкость – коллоидный раствор магнитных частиц (5 – 10 нм, сильно поляризующийся в магнитном поле (рисунок 2.35). 78 Рисунок 2.35 – Частицы магнитной жидкости под микроскопом Технология приготовления магнитной жидкости Для проведения эксперимента была использована магнитная жидкость на основе нефти, созданная автором (Патент №2499018). В состав магнитной жидкости вошли соль двухвалентного железа и соль трехвалентного железа (рисунки 2.36 и 2.37). Рисунок 2.36 – Соль валентного железа (сернокислое) Рисунок 2.37 – Соль валентного железа (хлористое) 79 Эти вещества являются основной магнитной составляющей. Вначале они растворяются в дистиллированной воде, затем полученный раствор проходит фильтрацию (рисунок 2.38). Рисунок 2.38 – Фильтрация раствора сернокислого и хлористого железа с дистиллированной водой В отфильтрованный раствор добавляется аммиак водный (NH 4 OH). После этого отфильтрованный раствор приводится к показателям кислотности рН=7 – 8, с помощью воздействия магнитным полем для осаждения частиц в нижней части раствора и добавлением воды. Затем полученная жидкость должна пройти еще одну фильтрацию отводного аммиака (рисунок 2.39). Рисунок 2.39 – Осаждение магнитных частиц внизу мерной емкости при помощи постоянного магнита 80 Заключительным этапом приготовления магнитной жидкости служит смешивание отфильтрованного раствора с нефтью и прогрев на водяной бане в течение 80 минут (рисунок 2.40). Рисунок 2.40 – Прогрев раствора с ПАВ на водяной бане Далее был проведен эксперимент по прокачке магнитной жидкости через поровое пространство образца горной породы. Получен результат вытеснения 95% магнитной жидкости из керна путем закачки воды. Основная задача. Получить дополнительное вытеснение нефти из насыпной модели искусственного керна. Сопоставить его с объемом, вытесненным водой без применения электромагнитного воздействия. Оценить изменение коэффициента вытеснения и подвижности нефти в результате ЭМ воздействия. План проведения эксперимента 1. Насыщаем насыпную модель искусственного керна нефтью в объеме 73 см (плотность 852 кг/м 3 , динамическая вязкость 2,8 мПа·с) и магнитной жидкостью в объеме 15 см 2. Добавляем в сосуд 100 см воды. Начинается процесс поршневого вытеснения нефти через нижнее отверстие. Замеряем объемный расход нефти. 3. После прекращения фильтрации нефти включаем лабораторную установку. Электромагнитное воздействие осуществляется в течение 10 минут с интервалами включения-выключения, составляющими 5 секунд. 81 4. Производим замеры объемного расхода до его полного прекращения. 5. Производим расчет коэффициентов вытеснения и изменения подвижности нефти от остаточной нефтенасыщенности. Результаты эксперимента № С. Время поршневого вытеснения составило 30 минут. За это время из модели получено 29,76 см нефти, К выт – 41 %. Результаты эксперимента № С приведены в таблице 2.6. Таблица 2.6 – Результаты эксперимента № С |