ОПТИМИЗАЦИЯ ЗАКАЧКИ ВОДЫ, УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА, МЕТАНА И ПРОПАНА ДЛЯ ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ

Автор: Анна Александровна Чернова

Организация: НИИ механики МГУ, Москва

Рассматривается закачка смесей воды, углекислого газа, метана и пропана в геологический пласт, насыщенный нефтью. Исследуется в каком порядке и в течение каких интервалов времени нужно закачивать указанные газы и воду для максимального вытеснения наиболее ценных бензиновых фракций нефти. 

Оптимальные режимы закачки газов исследуются в рамках одномерной постановки задачи. Предполагается, что при  пласт  насыщен нефтью заданного состава. При  через границу  закачивается вода, углекислый газ, метан и пропан с заданным объёмным расходом , а нефть, таким образом, вытесняется через границу . Определяются составы газов, позволяющие максимизировать для данного момента времени  вытеснение наиболее ценных компонент углеводородного ряда. Для определения оптимального состава вытесняющей смеси сначала рассматривается закачка каждого вещества по отдельности, а затем – их смеси. Показано, что вода – более эффективный вытесняющий агент на начальном этапе закачки, однако ряд газов (как, например, CO₂) оказываются более эффективными на поздних этапах. Проведены оптимизационные расчеты, позволившие определить наиболее эффективные смеси на различных этапах разработки месторождений.

 Для практики представляет интерес вытеснение более тяжелых компонент нефти бензиновой и лигроиновой фракции, использующихся при производстве топлив. Первый рассмотренный состав нефти содержит пентан (C₅H₁₂) и пентадекан (C₁₅H₃₂), а второй – гексан (C₆H₁₄) и гексадекан (C₁₆H₃₄). Для первого состава была рассмотрена закачка воды, углекислого газа и метана, а во втором случае к этому составу был добавлен пропан. В зависимости от количества закачиваемых поровых объёмов получен оптимальный состав закачиваемого вещества. Отметим, что для второго состава нефти оптимальным оказался состав закачиваемого вещества, не содержащий углекислого газа.