«АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МНОГОВАРИАНТНЫХ РАСЧЕТОВ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ОДНОФАЗНЫХ И ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКАХ НЕФТИ И ВОДЫ В СКВАЖИНЕ И ПЛАСТЕ»

Объект исследования Объектами исследования являются: система обсаженная скважина- перфорированные пласты-скважинный прибор с индукционным нагревателем, в том числе с учетом наличия заколонных перетоков в пространстве между обсадной колонной и цементным кольцом, а также теплообменные процессы в однофазных и двухфазных потоках нефти и воды в скважине и пласте при индукционном воздействии. Цель работы - анализ и обобщение результатов многовариантных расчетов теплообменных процессов в однофазных и двухфазных потоках нефти и воды в скважине и пласте для выбора оптимальной мощности теплового источника; анализ движения тепловых меток применительно к возможности оценки скорости потока, работающих интервалов, заколонных перетоков, негерметичности трубы (обсадной колонны); разработка матрицы применимости технологии индукционного воздействия. Метод или методология проведения работы Выполнение работы включает в себя следующие этапы: - Анализ и обобщение результатов многовариантных расчетов теплообменных процессов в однофазных и двухфазных потоках нефти и воды в скважине и пласте скважине при воздействии на нее индукционным нагревателем с использованием программного CFD-пакета и аналитических решений. - Выбор оптимальной мощности теплового источника, анализ движения тепловых меток для оценки скорости потока, работающих интервалов, заколонных перетоков, негерметичности трубы. - Разработка матрицы применимости технологии. Результаты работы и их новизна Результатами научно-исследовательских и технологических работ на данном этапе являются: результаты качественного и количественного анализа и обобщения многовариантных расчетов теплообменных процессов в однофазных и двухфазных потоках нефти и воды в скважине и пласте скважине при воздействии на нее индукционным нагревателем; рассчитанные значения оптимальной мощности теплового источника для решения различных прикладных задач активной термометрии; определяемые с помощью технологии индукционного воздействия величины скорости потока, работающих интервалов, заколонных перетоков, негерметичности трубы; матрица применимости технологии как результат обобщения полученных результатов. Новизна работы заключается в следующем: 1. Изучены особенности тепловых процессов индукционного нагрева обсадной колонны при различных значениях скорости и объемного расхода восходящего потока в колонне. Установлено, что выше интервала нагрева в жидкости наблюдается повторяющаяся структура движения жидкости, соответствующая образованию конвекционных ячеек, причем линейная скорость движения жидкости в условиях естественной тепловой конвекции на порядок превышает среднюю скорость ламинарного восходящего потока в ее отсутствие. 2. Изучено влияние объемного содержания воды в двухфазном потоке Hw на особенности температурного поля в процессе индукционного нагрева при различных расходах потока в колонне. Установлено, что изменение Hw в диапазоне 0-1 (нефть-вода) обуславливает изменение максимальной температуры жидкости до 10-30%. Нелинейный характер поведения температурных кривых при изменении объемного содержания воды Hw связан с различием теплофизических свойств флюидов. 3. Получены новые результаты, характеризующие особенности формирования теплового поля в скважине с наличием ЗКЦ при воздействии на нее индукционным нагревом. 3.1. Исследовано формирование теплового поля при индукционном нагреве в зумпфе скважины, работающей в режиме нагнетания (переток сверху вниз) и отбора флюида (переток снизу вверх). Установлено, что с увеличением расхода заколонного перетока с 0.1 до 5 м3/сут разогрев колонны после окончания нагрева снижается с 24 до 7 К. Также с увеличением расхода перетока увеличивается затяжка температуры: температурные возмущения в обсадной колонне распространяются по направлению потока в канале ЗКЦ на расстояние более 3 м, причем затяжка температуры для перетока снизу вверх выше, чем для перетока сверху вниз в связи с влиянием естественной тепловой конвекции. 3.2 Изучены особенности формирования теплового поля в скважине при перетоках вверх и вниз в интервале между работающими пластами. На примере заколонного перетока снизу в добывающей скважине с выходом в подошвенной части интервала перфорации перфорированного пласта, и заколонного перетока сверху с выходом в кровельной части перфорированного пласта изучены особенности формирования теплового поля в скважине при заколонных перетоках с выходом в ствол скважины. 4. Выполнен расчет определяемых значений объемного расхода интервалов притока (работающих интервалов, негерметичности колонны) в зависимости от расхода жидкости в колонне ниже интервала притока. Установлено, что при мощности индуктора 1 кВт и расходе в колонне до 10 м3/сут определяются интервалы притока с расходом не менее 0.1 м3/сут, при расходе от 10 до 25 м3/сут – интервалы с расходом от 0.1 до 1 м3/сут, при расходе более 25 м3/сут – интервалы с расходом от 1 до 3 м3/сут. С увеличением расхода жидкости в обсадной колонне чувствительность метода индукционного воздействия к определению работающих интервалов и негерметичности колонны снижается. Степень внедрения Внедрение на данном этапе отчета – это разработка теоретических и методологических основ для программного обеспечения «ПО_обработка» (по визуализации и обработке температуры флюидов регистрируемой многодатчиковой аппаратурой активной термометрии с индукционным нагревателем), которое на дальнейших этапах будет передано индустриальному партнеру. Область применения Программное обеспечение «ПО_обработка», теоретической и методологической базой которого являются результаты многовариантных расчетов теплообменных процессов в однофазных и двухфазных потоках нефти и воды в скважине и пласте, предназначено для визуализации и обработки температуры флюидов регистрируемой многодатчиковой аппаратурой активной термометрии с индукционным нагревателем (АТ). Областью применения разрабатываемого аппаратно-программного комплекса являются объекты нефтегазовой промышленности для решения задач контроля за разработкой нефтегазовых месторождений, экологического мониторинга за состоянием недр.