Аннотация:Метод термогазового вытеснения, рассмотренный в данной работе,
используется для увеличения нефтеотдачи пласта. Он заключается в том, что в
нагнетающую скважину подается нагретая смесь воды и газа. Газ – это смесь
азота и кислорода, в частности, воздух. Нагретый кислород вступает в реакцию
с углеводородом, в результате чего происходит его окисление с выделением
тепла; образуются углекислый газ и водяной пар. Температура флюида
повышается, а вязкость падает, в результате чего ускоряется процесс вытеснения
нефти из пласта. Для описания процесса вытеснения используется трехфазная
модель флюида в пористой среде. Три фазы: вода, нефть и газ – не
смешиваются, имеют единую температуру и различное давление; разность
давлений фаз характеризуется капиллярными давлениями. Движение флюида в
пористой среде называется фильтрационным и описывается уравнениями Дарси.
Скелет имеет отличную от флюида температуру, и тем самым модель является
двухтемпературной. Математическая модель задачи состоит из десяти
уравнений: три уравнения баланса массы фаз, четыре уравнения баланса массы
компонент в газовой фазе, уравнение для давления, уравнения баланса энергии
для флюида и скелета. Для замыкания системы используются уравнения
состояния: уравнения Дарси, определяющие скорости фаз, алгебраические
соотношения, определяющие относительные проницаемости фаз, капиллярное
давление, вязкость, теплопроводность флюида и его компонент, плотность фаз, а
также кинетику химических реакций. Было проведено численное
моделирование первого года термогазового воздействия при вытеснении нефти
из пласта в двумерной постановке. В результате чего были рассчитаны
следующие процессы: межфазный переход массы за счёт химической реакции,
выделение энергии в ходе химической реакции, теплопроводность, теплообмен
между скелетом и флюидом, конвективный приток тепла, динамика вытеснения
фаз. Получены поля искомых величин (насыщенность флюида водой,
насыщенность флюида нефтью, насыщенность флюида газом, концентрация
азота в газовой фазе, концентрация кислорода в газовой фазе, концентрация
углекислого газа в газовой фазе, концентрация водяного пара в газовой фазе,
давление, температура флюида, температура скелета) во всех узлах расчётной
области во все моменты времени, а также график интенсивности вытеснения
нефти в добывающие скважины и график дебита добывающих скважин.
Аналогичный расчёт был произведён для простого вытеснения водой (без
использования термогазового метода), произведено сравнение результатов и
получена положительная динамика увеличения нефтеотдачи пласта.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №17-08-01032.