ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................... 7
ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАКАЧКИ ВОЗДУХА В
НЕФТЯНОЙ ПЛАСТ, КРИТЕРИИ ПРИМЕНИМОСТИ ЗАКАЧКИ ВОЗДУХА 15
1.1 Три технологии, реализуемые при закачке воздуха в пласт. ........................... 16
1.2 Особенности способа проталкивания воздухом без горения ............................. 19
1.3 Внутрипластовое горение и термогазовое воздействие ................................... 20
1.4 Окислительные реакции в пласте ......................................................................... 22
1.5 История развития внутрипластового горения ..................................................... 25
1.6 Успешные и экономически рентабельные проекты ВПГ ................................... 27
1.7 Разработка битумов ................................................................................................ 35
1.8 Инициирование горения и утилизация кислорода .............................................. 37
1.9 Критерии применимости внутрипластового горения ......................................... 40
1.10 Термогазовое воздействие на пласт (High pressure air injection) ..................... 43
1.11 Проекты закачки воздуха на месторождениях легкой нефти........................... 45
1.12 Критерии применимости термогазового воздействия ...................................... 54
Выводы из Главы 1 и постановка задачи исследования ........................................... 56
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ
ОКИСЛЕНИЯ НЕФТИ В ПЛАСТЕ И СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ РЕАКЦИЙ
ГОРЕНИЯ ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ................... 59
2.1 Экспериментальное исследование на трубах горения ...................................... 59
2.2 Исследования кинетики окисления ....................................................................... 61
2.3 Анализ существующих моделей реакций............................................................. 62
2.4 Экспериментальные исследования окисления нефти с помощью
дифференциальной сканирующей калориметрии .................................................... 673
2.5 Подход «безмодельной» кинетики для получения параметров уравнения
Аррениуса....................................................................................................................... 72
2.6 Результаты обработки кинетических кривых ..................................................... 75
2.7 Построение модели реакций .................................................................................. 79
2.8 Проверка корректности модели и корреляция с результатами экспериментов 82
2.9 Адаптация кинетической модели к укрупнению расчетных ячеек ................... 86
2.10 Оценка концентрации топлива ........................................................................... 90
2.11 Описание механизма окисления нефти в терминах SARA фракций............... 92
2.12 Модель реакций окисления SARA фракций ...................................................... 97
2.13 Мульти-масштабность моделей реакций......................................................... 101
Выводы из Главы 2...................................................................................................... 104
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦЕПНОГО
МЕХАНИЗМА НАЧАЛЬНЫХ СТАДИЙ ОКИСЛЕНИЯ НЕФТИ В ПЛАСТЕ.. 106
3.1 Предпосылки поиска новых подходов к описанию кинетических
экспериментов ............................................................................................................. 107
3.2 Цепной механизм окисления углеводородов ..................................................... 108
3.3 Окисление нефтяных парафинов......................................................................... 110
3.4 Выделение временной составляющей по изменению значения производной
тепловыделения при переходе на изотермический режим..................................... 120
3.5 Исследование окисления нефти на породе......................................................... 126
3.6 Определение времени воспламенения нефти в пласте ..................................... 137
3.7 Экспериментальное определение периода индукции воспламенения нефти 141
3.8 Оценка времени воспламенения нефти в пласте ............................................... 145
Выводы из Главы 3...................................................................................................... 152
ГЛАВА 4. ТЕОРИЯ ТЕПЛОВОГО И ЦЕПНОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ НЕФТИ В
ПЛАСТЕ....................................................................................................................... 154
4.1 Теория инициирования горения ......................................................................................1564
4.2 Теория теплового воспламенения ....................................................................... 159
4.3 Проверка критериев теплового воспламенения ................................................ 161
4.4 Теория цепного воспламенения........................................................................... 165
4.5 Экспериментальное подтверждение цепного механизма окисления
углеводородов.............................................................................................................. 168
4.6 Проявление радикально-цепного окисления при внутриплаcтовом горении 169
4.7 Описание окисления в рамках радикально-цепного механизма реакций....... 173
4.7.1 Инициирование окисления ........................................................................ 175
4.7.2 Образование гидропероксидов ................................................................. 175
4.7.3 Разложение гидропероксидов .................................................................. 175
4.7.4. Образование спиртов, альдегидов и кетонов ........................................ 176
4.7.5 Влияние группового состава нефти на скорость окисления ............... 178
4.7.6 Формирование топлива и изменения в системе с этим связанные...... 179
4.8 Cистема уравнений реакций радикально-цепного окисления нефти ............. 180
4.9 Вывод условия цепного воспламенения из уравнения реакций ..................... 188
4.10 Связь уравнений радикально-цепного окисления нефти и данных
тепловыделения на ДСК ............................................................................................ 190
Выводы из Главы 4...................................................................................................... 193
ГЛАВА 5 АНАЛИЗ ПРОМЫСЛОВЫХ ДАННЫХ ДЕЙСТВУЮЩИХ ПРОЕКТОВ
ЗАКАЧКИ ВОЗДУХА ................................................................................................ 195
5.1 Проверка геолого-физических условий месторождений по критериям
применимости термогазового воздействия .............................................................. 196
5.2 Применение термогеохимических критериев для оценки возможности
самовоспламенения нефти в пласте .......................................................................... 200
5.3 Опытно-промышленные испытания закачки воздуха на участке СреднеНазымского месторождения .....................................................................................................2055
5.3.1 Разработка Средне-Назымского месторождения на естественном
режиме ........................................................................................................................ 206
5.3.2 Результаты закачки воздуха на опытном участке Средне-Назымского
месторождения........................................................................................................... 212
5.4 Опытно-промышленные испытания закачки воздуха на участке Вишанского
месторождения ..............................................................................................................................222
5.4.1. Добыча нефти на Вишанском месторождении до начала закачки
воздуха .......................................................................................................................... 223
5.4.2 Результаты исследования закачки воздуха на участке Вишанского
месторождения........................................................................................................... 227
5.5 Анализ устойчивости вытеснения нефти газами на основе результатов
промысловых исследований....................................................................................... 235
5.6 Анализ окислительной активности нефти при закачки воздуха по результатам
проектов ОПР .............................................................................................................. 239
Выводы из Главы 5...................................................................................................... 242
ГЛАВА 6 ТЕХНОЛОГИЯ ИНИЦИИРОВАНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ПУТЕМ
НАГРЕВА И ЗАКАЧКИ В ПЛАСТ РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА........................ 244
6.1 Создание очага горения в глубокозалегающих низкопроницаемых коллекторах
....................................................................................................................................... 245
6.2 Связь охвата пласта воздействием и сокрости инициирования горения в пласте
..............................................................................................................................................................246
6.3 Исследование окисления растительных масел, определение времени
самовоспламенения ......................................................................................................................248
6.4 Инициирование воспламенеия с помощью закачки нагретого льняного масла
..............................................................................................................................................................254
6.5 Комбинированный нагрев масла на устье и с помощью нагревательного кабеля
вдоль НКТ........................................................................................................................................2606
6.6 КПД процесса нагрева..........................................................................................................262
Выводы из 6 главы........................................................................................................................265
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..............................................................................................................................266
Приложение – документы о внедрении.....................................................................268
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ...........................................................271
