Исследование процессов тепломассопереноса в нефтяной скважине с~призабойным нагревателем различной длины
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2024.17.2.13Ключевые слова:
нефтяная скважина, тепломассоперенос, призабойный нагреватель, высоковязкая нефтьАннотация
Рассматривается трехмерная математическая модель процесса тепломассопереноса в нефтяной скважине с призабойным источником тепла. Исследован вертикальный участок с устройством электрического нагрева в скважине с высоковязкой и парафинистой нефтью. Призабойный нагреватель представляет собой монолитный цилиндр, расположенный в нижней части насосно-компрессорной трубы. Труба имеет перфорационные отверстия, через которые пластовый флюид попадает в нее из затрубного пространства. Локальный нагреватель позволяет повысить в призабойной области температуру поступающего флюида, и тем самым снижается вязкость нефти и нагрузка на электрический центробежный насос, для которого определена критическая величина вязкости перекачиваемой жидкости. Реализация используемой модели тепломассопереноса осуществлена методом конечных объемов, входящим в программно-инженерный комплекс ANSYS. Геометрия конечных объемов и образуемая ими сетка - аналог непрерывной расчетной области, созданы препроцессором MESH. Конечные объемы состоят из полиэдрических элементов. С помощью модели получены поля температуры, скорости и вязкости во всем объеме анализируемого участка. Приведены зависимости от продольной координаты трубы средней по сечению температуры и зависимости от мощности нагревателя средней температуры на входе в электрический центробежный насос. Определено значение вязкости при максимально допустимой температуре нагрева, а также величина мощности нагревателя, достаточная для обеспечения бесперебойной перекачки нефтяного флюида. Полученные результаты могут способствовать существенному повышению эффективности работы электрического центробежного насоса, увеличению продолжительности межремонтного периода и снижению материальных затрат при разработке месторождений.
Скачивания
Библиографические ссылки
Рощин П.В., Зиновьев А.М., Рязанов А.А., Соболева Е.И., Никитин А.В., Мурзаханов А.Р. Повышениеэффективности добычи высоковязкой нефти с использованием реагентов-растворителей: лабораторные испытания и внедрение на производстве // Вестник евразийской науки. 2021. Т. 13, № 2. 15.
Ященко И.Г., Полищук Ю.М. Закономерности территориального размещения и физико-химические свойства нефтей с высоким содержанием асфальтенов и смол // Геология нефти и газа. 2022. № 1. C. 95–108. DOI: 10.31087/0016-7894-2022-1-95-108.
Гилаев Г.Г., Афанасьев И.С., Павлов В.А., Саляев В.В., Стрельцов Ф.С., Хамитов И.Г. Начало нового этапа в освоении месторождений высоковязких нефтей и природных битумов в России // Нефтяное хозяйство. 2011. № 6. C. 6–9.
Башкирцева Н.Ю. Высоковязкие нефти и природные нефти // Вестник Казанcкого технологического университета. 2014. № 19. C. 296–299.
Шандрыгин А.Н., Нухаев М.Т., Тертычный В.В. Разработка залежей тяжелой нефти и природного битума методом парогравитационного дренажа (SAGD) // Нефтяное хозяйство. 2006. № 7. C. 92–96.
Халикова Д.А., Петров С.М., Башкирцева Н.Ю. Обзор перспективных технологий переработки тяжелых высоковязких нефтей и природных битумов // Вестник Казанского технологического университета. 2013. № 3. C. 217–221.
Хамидоллаев Д.Т., Садакбаева Д.Б. Методы перекачки высоковязких нефтей // International Scientific Review. 2015. № 2. C. 30–32.
Конесев С.Г., Хакимьянов М.И., Хлюпин П.А., Кондратьев Э.Ю. Современные технологии добычи высоковязких нефтей // Электротехнические системы и комплексы. 2013. № 21. C. 301–307.
Стрункин С.И., Григорьев А.В., Хузин Л.И. Применение установок прогрева призабойной зоны пласта УППЗ-30 на объектах ПАО «Оренбургнефть» // Инженерная практика. 2015. № 12. 1098.
Du M.-J., Wang Y.-L., Temuer C.-L. Reproducing kernel method for numerical simulation of downhole temperature distribution // Applied Mathematics and Computation. 2017. No. 297. P. 19–30. DOI: 10.1016/j.amc.2016.10.036.
Tarom N., Hossain M.M. Using ANSYS to Realize a Semi-Analytical Method for Predicting Temperature Profile in Injection/Production Well // World Academy of Science, Engineering and Technology. 2012. Vol. 72. P. 1006–1015. URL: https://espace.curtin.edu.au/handle/20.500.11937/32520.
Купцов С.М. Температурное поле эксплуатационной скважины // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И. М. Губкина. 2009. № 4. C. 62–68.
Филиппов А.И., Михайлов П.Н., Ахметова О.В. Температурное поле в действующей скважине // Сибирский журнал индустриальной математики. 2004. Т. 7, № 1. C. 135–144.
Харламов С.Н., Терещенко Р.Е. Теплообмен при ламинарном течении нефти и нефтепродуктов с аномальной реологией в трубопроводах большой протяженности // Вестник Российской академии естественных наук. Западно-Сибирское отделение. 2013. № 15. C. 96–100.
Ананьев Д.В., Халитова Г.Р. Интенсификация теплопереноса при ламинарном течении высокопарафинистой нефти в круглой трубе // Труды Академэнерго. 2014. № 2. C. 7–16.
Труфанова Н.М., Костарев Н.А. Исследование процесса тепломассопереноса в нефтяной скважине // Научно-технический вестник Поволжья. 2015. № 4. C. 126–129.
Костарев Н.А., Труфанова Н.М. Исследование процессов тепломассопереноса в нефтяной скважине с учетом процесса парафинообразования // Автоматизированные системы управления и информационные технологии: материалы Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 23 мая 2017. Т. 2. Пермь: ПНИПУ, 2017. C. 136–142.
Ковригин Л.А., Кухарчук И.Б. Конвективный теплообмен в межтрубном пространстве нефтяной скважины с греющим кабелем // Вестник ПГТУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2012. № 6. C. 43–47.
Пинягин Д.С., Костарев Н.А., Труфанова Н.М. Анализ процессов тепломассопереноса в нефтяной скважине при использовании призабойных нагревателей // Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2019. № 30. C. 211–226. DOI: 10.15593/2224-9397/2019.2.13.
Пинягин Д.С., Труфанова Н.М., Костарев Н.А. Численное исследование тепловых процессов в скважине с призабойным нагревателем // Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2020. № 36. C. 48–62. DOI: 10.15593/2224-9397/2020.4.03.
###
Roshchin P.V., Zinovev A.M., Riazanov A.A., Soboleva E.I., Nikitin A.V., Murzakhanov A.R. Improving the efficiency of heavy oil production using solvents: laboratory tests and implementation in oil production. The Eurasian Scientific Journal. 2021. Vol. 13, no. 2. Art. 15.
Yashchenko I.G., Polishchuk Y.M. Oils rich in asphaltenes and resins: common factors of spatial distribution, physical and chemical properties. Oil and gas geology = Geologiya nefti i gaza. 2022. No. 1. P. 95–108.DOI: 10.31087/0016-7894-2022-1-95-108.
Gilaev G.G., Afanasiev I.S., Pavlov V.A., Salyaev V.V., Streltsov F.S., Khamitov I.G. Outset of a new exploration stage at Russian heavy oil and natural bitumen fields. Oil Industry. 2011. No. 6. P. 6–9.
Bashkirceva N.Y. Vysokovyazkiye nefti i prirodnyye nefti. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo Universiteta. 2014. No. 19. P. 296–299.
Shandrygin A.N., Nukhaev M.T., Tertychniy V.V. Development of deposits of heavy crude and natural bitumen by a steam assisted gravity drainage. Oil Industry. 2006. No. 7. P. 92–96.
Khalikova D.A., Petrov S.M., Bashkirtseva N.Y. Obzor perspektivnykh tekhnologiy pererabotki tyazhelykh vysokovyazkikh neftey i prirodnykh bitumov. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2013. No. 3. P. 217–221.
Khamidollayev D.T., Sadakbayeva D.B. Metody perekachki vysokovyazkikh neftey. International Scientific Review. 2015. No. 2. P. 30–32.
Konesev S.G., Hakim’janov M.I., Hljupin P.A., Kondrat’ev E.Y. Modern technologies of high viscosity oils production. Electrotechnical Systems and Complexes. 2013. No. 21. P. 301–307.
Strunkin S.I., Grigoryev A.V., Khuzin L.I. Primeneniye ustanovok progreva prizaboynoy zony plasta UPPZ-30 na ob”yektakh PAO «Orenburgneft’». Inzhenernaya praktika. 2015. No. 12. 1098.
Du M.-J., Wang Y.-L., Temuer C.-L. Reproducing kernel method for numerical simulation of downhole temperature distribution. Applied Mathematics and Computation. 2017. No. 297. P. 19–30. DOI: 10.1016/j.amc.2016.10.036.
Tarom N., Hossain M.M. Using ANSYS to Realize a Semi-Analytical Method for Predicting Temperature Profile in Injection/Production Well. World Academy of Science, Engineering and Technology. 2012. Vol. 72. P. 1006–1015.
Kuptsov S.M. Temperature field of production well. Proceedings of Gubkin University. 2009. No. 4. P. 62–68.
Filippov A.I., Mikhaylov P.N., Akhmetova O.V. Temperaturnoye pole v deystvuyushchey skvazhine. Sibirskiy zhurnal industrial’noy matematiki. 2004. Vol. 7, no. 1. P. 135–144.
Kharlamov S.N. Teploobmen pri laminarnom techenii nefti i nefteproduktov s anomal’noy reologiyey v truboprovodakh bol’shoy protyazhennosti. Vestnik Rossiyskoy akademii yestestvennykh nauk. Zapadno-Sibirskoye otdeleniye. 2013. No. 15. P. 96–100.
Ananyev D.V., Halitova G.R. Heat transfer intensification in laminar flow of highly paraffinic oil in round tube. Transactions of Academenergo. 2014. No. 2. P. 7–16.
Trufanova N.M., Kostarev N.A. Research process of heat and mass transfer in an oil well. Scientific and Technical Volga region Bulletin. 2015. No. 4. P. 126–129.
Kostarev N.A., Trufanova N.M. Process of heat and mass transfer in an oil well with influence of parafin production process. Automated control systems and information technologies, 23 May 2017, Perm. Vol. 2. Perm National Research Polytechnic University, 2017. P. 136–142.
Kovrigin L.A., Kukharchuk I.B. Konvektivnyy teploobmen v mezhtrubnom prostranstve neftyanoy skvazhiny s greyushchim kabelem. PNRPU Bulletin. Electrical engineering, information technology, control systems. 2012. No. 6. P. 43–47.
Pinyagin D.S., Kostarev N.A., Trufanova N.M. Analisis of heat and mass processes in an oil well with using the bottom heaters. Bulletin of Perm National Research Polytechnic University. Electrotechnics, Informational Technologies, Control Systems. 2019. No. 30. P. 211–226. DOI: 10.15593/2224-9397/2019.2.13.
Pinyagin D.S., Kostarev N.A., Trufanova N.M. Numerical study of thermal processes in a well with a bottom heater. PNRPU Bulletin. Electrical engineering, information technology, control systems. 2020. No. 36. P. 48–62. DOI: 10.15593/2224-9397/2020.4.03.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 1970 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
