Прогнозирование ресурснопривлекательности нефтегазодобывающих скважин

1. Прогнозирование ресурснопривлекательности нефтегазодобывающих скважин на поздней стадии эксплуатации с целью извлечения

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ФИЛИАЛ В Г. ОКТЯБРЬСКОМ)
Прогнозирование
ресурснопривлекательности
нефтегазодобывающих скважин на
поздней стадии эксплуатации с целью
извлечения электрической (тепловой)
энергии
Д.Р. Амельченко, студент ГР-20-11
Руководитель – Измайлова Г.Р., доц. к.ф.-м.н.

2. Актуальность проекта

Одним
из
основных
методов
прогнозирования ресурсов петротермальной
энергии являются геофизические методы.
Геофизические методы не всегда надежны.
Отсюда вытекает необходимость создания
другого метода, который позволит более точно
прогнозировать возможность использования
петротермальной энергии.
2

3. Научная новизна

На основе разработанной математической модели,
мы создали программный продукт, который способен
учитывать неоднородность температурного поля в
петротермальных
скважинах
со
сложным
геологическим строением в неограниченном массиве
горных пород и с циркуляцией теплоносителя внутри
скважины.
3

4. Цели работы:

- Создать программный продукт, позволяющий
прогнозировать
ресурснопривлекательность
нефтегазодобывающих скважин на поздней
стадии эксплуатации с целью извлечения
электрической (тепловой) энергии;
- Исследовать
возможность
применения
геотермальной энергии в практических целях;
- Разработка методов оптимизированной добычи
энергии тепла Земли.
4

5. I-ый способ - одноствольный петротермальный теплообменник

5

6. I-ый способ: математическая модель

Распределение температуры Тгр(t,r,z) в грунте задается уравнением теплопроводности:
2Т гр 1 Tгр 2Т гр
R2 r Rk ,0 z H , t 0
a
2
2
t
r r
z
r
Начальные и краевые условия: Tгр Tгр
Tгр0 Gz,
Tгр
Tгр
t 0
r Rk
z 0
Tгр0 .
(1)
(2)
(3)
Распределение температуры Т(t,r,z) теплоносителя задается уравнением
теплопроводности:
2 R2
T
2T
T
A
, R1 r R2 ,0 z H , t 0
aэф 2 v
A(Tгр
T ),
2
2
r R2
с ( R2 R1 )
t
z
z
Начальные и краевые условия: Т t 0 Т z 0 Tж .
k
Tгр
r
(Tгр Т )
(4)
(5)
(6)
r R2
6

7. Исходные данные:

7

8. Результаты:

С уменьшением скорости закачки – температура на забое увеличивается
По истечение 30 суток с момента начала закачки
Температура окружающих пород снижается в радиусе до 2 м.
v=0,05 м/с
Н=2000 м
8

9. II-ой способ – петротермальная скважина в линзе

Данный способ состоит из двух скважин: нагнетательная, добывающая. Через на
– закачиваем теплоноситель в линзу, теплоноситель в процессе движения по ли
теплоты, содержащейся в этой породе. ….
9

10. II-ой способ: математическая модель

Баланс тепла: тепло W передается от горячей воды, движущейся в НКТ, через
межтрубное пространство в грунт
kD(T Tгр )dz q cdТ ,
Коэффициент теплопередачи:
k
Начальное условие:
Tгр Tгр0 Gz,
Краевые условия:
T z H Tгр z H TH
1
1
1
1
2
1
3
(1)
,
(2)
(3)
(4)
Решение имеет вид:
1 1 1 b1 ( H H дин ) b2 ( H дин z )
1
, z [0, H дин ];
T0 G z G e
e
b
b
b
b
2
2
1
1
T ( z )
T0 G z 1 G e b1 ( H z ) , z [ H дин , H ].
b1 b1
(5)
10

11. Исходные данные:

11

12. Результаты:

На рисунке изображен профиль температуры теплоносителя в добывающей скважине от вертикальной
Координаты z. С увеличением дебита теплоносителя – увеличивается температура теплоносителя на устье.
12

13. Описание экспериментальной установки

13

14. Зависимость Твых – Твх от скорости воды в трубке

14

15. Исходные данные

15

16. Результаты экспериментов

ε=4,8%
ε=2,5 %
Длительность
опытов №1, 2, 3
t= 30 мин
ε=4,8 %
16

17. Основные факторы, влияющие на погрешность:

Недостаточная теплоизоляция корпуса из-за
отрытой крышки;
Небольшой промежуток времени между опытами,
вследствие чего грунт не успевает прогреться
равномерно до комнатной температуры;
Использовалась смесь воды со льдом.
17

18. Вывод:

При сравнении теоретических расчетов с
экспериментальными данными максимальная
погрешность составила 4,9%, таким образом,
можно утверждать, что исходная математическая
модель задачи качественно и количественно
описывает физические процессы, происходящие
при нагреве воды в скважине геотермальной
энергией.
18

19. Планы:

Проведение эксперимента в промысловых
условиях, с целью уточнения
существующих математических моделей
добычи геотермальной энергии;
Разработка технологии добычи
геотермальной энергии.
19

20.

Спасибо за внимание!
20