Особенности распространения теплового и гидродинамического полей в слоисто-неоднородном пласте и их учет в задачах тепломассопереноса

Abstract

Основной проблемой разработки нефтяных пластов является их слоистая неоднородность. Заводнение такого пласта приводит к раннему прорыву воды по высокопроницаемым пропласткам и росту обводненности добываемой продукции. Для борьбы с данной проблемой применяют технологии выравнивания профиля приемистости или потокоотклоняющие технологии, основанные на закачке осадко-гелеобразующих композиций в нагнетательную скважину, которые под действием пластовых условий формируют в призабойной или межскважинной зоне пласта барьеры со сниженной проницаемостью. Для прогноза применения таких технологий применяют математические модели, построенные на основе уравнений неразрывности, импульса и притока тепла. Тем не менее для ряда задач тепломассопереноса достаточно лишь грубых прогнозов структуры теплового поля и оценок вероятности тех или иных тепловых процессов в пласте. Поэтому целью данной работы является исследование особенностей распространения теплового и гидродинамического полей в слоисто-неоднородном пласте и их применение в задачах тепломассопереноса. В качестве характеристики неоднородности полей в слоисто-неоднородной среде введен безразмерный критерий, показывающий во сколько раз радиальная скорость в заданном поле больше вертикальной скорости. Исследование значений критериев неоднородности для теплового и гидродинамического полей показали, что гидродинамическое поле является более неоднородным, чем температурное поле. Выполненные оценки показали, что в слоисто-неоднородном пласте необходимо учитывать неоднородность потока жидкостей по вертикали, в то время как тепловое поле выравнивается достаточно быстро в этом направлении, и для практических прогнозов и оценок его можно считать однородным по вертикали несмотря на слоистый характер пласта.

The main problem of oil reservoir development is their layered heterogeneity. Flooding of such a reservoir leads to an early breakthrough of water through highly permeable layers and to an increase in waterlogging of the extracted products. To prevent such problem, technologies for leveling the pickup profile or flow-deflecting technologies based on pumping sedimentary gel-forming compositions into an injection well are used, which, under the influence of reservoir conditions, form barriers with reduced permeability in the bottom hole or inter-well zone of the formation. Mathematical models based on the equations of continuity, momentum, and heat influx are used to predict the use of such technologies. However, for many problems of heat and mass transfer, only rough predictions of the structure of the thermal field and estimates of the probability of certain thermal processes in the reservoir are sufficient. Therefore, the purpose of this paper is to study the features of the thermal and hydrodynamic fields propagation in a layered inhomogeneous reservoir and their application in heat and mass transfer problems. As a characteristic of field heterogeneity in a layered inhomogeneous medium, a dimensionless criterion is introduced that shows how many times the radial velocity in a given field is greater than the vertical velocity. The study of the values of the heterogeneity criteria for thermal and hydrodynamic fields has shown that the hydrodynamic field is more heterogeneous than the temperature field. The performed estimates have shown that in a layered heterogeneous formation, it is necessary to take into account the heterogeneity of the vertical flow of liquids, while the thermal field aligns quickly enough in this direction and for practical forecasts and estimates it can be considered homogeneous vertically despite the layered nature of the formation.