Внедрение передовых технологий термопенокислотного (ТПКО) и термогазохимического (ТГХВ) позволяет снизить стоимость добычи нефти, достичь высоких показателей прироста добычи нефти на скважину.
Смысл ТГХВ заключается в сгорании газов на забое скважины, где возникает высокая температура (вплоть до 350 °С), что приводит к прогреву призабойной зоны пласта. Нагретые газы попадают в трещины и поры и проникают по ним вглубь пласта, одновременно с этим расплавляя парафины, смолы и асфальтены. Этот процесс аналогичен термическому воздействию. Углекислый газ, который растворяется в нефти, способствует, во-первых, снижению вязкости нефти, и, во-вторых, поверхностного натяжения на границах с водой и породой. Результатом такого эффекта является повышение подвижности нефти, а значит и увеличение коэффициента продуктивности скважины. Для карбонатных пород имеет смысл сжигать в растворе соляной кислоты, предварительно закачанной в скважину.
ТПКО предполагает поэтапную закачку в призабойную зону водяных теплогазогенерирующих растворов с добавлением ПАВ и инициатора. Тепловыделяющая реакция сопровождается выделением большого количества тепла, газов и горячей пенистой кислоты. Нагревание плавит кольматанты в призабойной зоне скважины. Пена выполняет функцию отвода следующей порции активной кислоты и предотвращает нежелательное воздействие на высокопроницаемые пропластки и трещины. Поверхностно-активные вещества в растворе кислоты повышают ее способность проникать в поры и микротрещины.
Ввиду сложности технологий, существует потребность необходимости моделировать комплекс термобарических и физико-химических реакций. До 2022 на отечественном рынке отсутствовали инструменты моделирования ТГХВ, ТПКО, где симулятор RockStim закрыл данную потребность отрасли.
Модуль расчета термического воздействия позволяет:
- моделировать закачки вспененных и двухкомпонентных систем с протеканием экзотермических реакций и термобарических эффектов;
- учитывать влияние температуры на изменения вязкости пластовых жидкостей, закачиваемых составов;
- моделировать увеличение скорости реакции кислоты с карбонатной породой;
- моделировать тепловые эффекты в стволе скважины;
- прогнозировать восстановление температурного режима на забое скважины после остановки закачки в процессе выдержки на реакцию;
- прогнозировать технико-экономическую эффективность ОПЗ с применением термокислотных обработок
Обычно используют двухкомпонентные водные растворы или бинарные жидкости, которые помогают доставить вещество на забой и в продуктивную зону, увеличивая полезную зону реакции. Учет параметров реакции реализован в модуле "База реагентов", в которую вносятся следующие данные по жидкости, используемой при ТГХВ:
- константа реакции активной компоненты;
- энергия активации химической реакции активной компоненты;
- порядок химической реакции активной компоненты;
- молярная масса активных компонентов;
- удельная теплота химической реакции;
- задержка реакции
Основные принципы, принятые в математической модели:
- принимается 2D осесимметричная двухфазная трехкомпонентная нестационарная модель;
- температуры фаз и скелета породы одинаковые;
- учитываются конвективные и кондуктивные теплопереносы, теплообмен с окружающей средой, адиабатический эффект, дросселирование и выделение тепла за счет химической реакции;
- капиллярные эффекты принимаются незначимыми;
- учитывается изменение вязкости флюидов от температуры;
- пласт неоднороден по вертикали;
- проницаемость и теплопроводность в вертикальном и радиальном направлениях может различаться, остальные свойства изотропны;
- на внешней границе пласта задаются постоянные давление и температура;
- газ, выделяющийся при химической реакции, не учитывается ввиду его малого влияния на перенос тепловой энергии и фазовую проницаемость жидкостей;
- наличие в воде растворимых продуктов химической реакции принимается незначимым;
- изменение плотности водного раствора бинарной смеси вследствие протекания химической реакции принимается незначимым
