Cap 2 - Abur

  • View
    20

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Exploatare secundara!

Text of Cap 2 - Abur

  • 27

    Capitolul 2

    INJECIA DE FLUIDE CALDE Aspecte generale

    Metoda injectrii de fluide calde n sond este folosit att pentru stimularea productivitii sondelor ct i n procesul de recuperare secundar. Introducerea unor fluide calde n sond, cum ar fi apa cald, aburul sau gazele nclzite, au dus la rezultate foarte bune n cazul exploatrii unor zcminte cu ieiuri grele i foarte vscoase, avnd n vedere marea influen pe care o are temperatura ridicat asupra reducerii vscozitii ieiului i, ca urmare, creterea important a mobilitii acestuia k/, la deplasarea spre sond.

    Exemple: Influena temperaturii asupra t: pentru un iei cu densitatea de 980 kg/m

    3, la presiunea de 1 bar, viscozitatea scade de la 20 000 cP la 60 cP, prin creterea de temperaturii de la 37 la 155 C; la presiunea de 70 bar, viscozitatea scade de la 3000 la 25 cP. In mod analog , se observ scderea masiv a viscozitii i pentru tieiuri mai uoare (cu densitatea de 965 i 933 kg/m3).

    Figura 19. Influena temperaturii asupra viscozitii ieiului

    Primul avantaj pe care l ofer apa i aburul este constituit de capacitatea lor mare de nmagazinare a cldurii, la care se adaug posibilitatea de cedare a acestei clduri ctre stratele productive, n special n cazul aburului, prin procesul de condensare care este izoterm i izobar.

    n cazul injeciei de gaze calde se pierd mari cantiti de cldur, deoarece gazele au o capacitate mic de acumulare i transport al cldurii.

    Din cauza pierderilor mari de cldur, folosirea gazelor inerte calde n procesul de injecie este limitat.

    La injectia ciclic de abur, aburul este injectat n zcmnt printr-o sond de producie. Dup injectarea unei anumite cantiti de abur, sonda este repus n producie dup o perioad de pauz pentru realizarea transferului de cldur. In acest caz zona din jurul sondei se nclzete, vscozitatea ieiului scade, rezistenele la curgere se micoreaz, iar debitul sondei crete (procesul este folosit ca metod de stimulare )

    Considernd un proces de vaporizare izoterm izobar reprezentat ntr-o diagram pv (presiune - volum specific), la o presiune oarecare n punctul A1 avem ap cald, caracterizat prin volumul v', care se va vaporiza obinndu-se n B1 vapori saturai uscai, cu volumul v".

    1

    10

    100

    1000

    10000

    100000

    37 155Temperatura, grd C

    Viscozitatea titeiului, cP

    Series2

    Series3

    Series4

    Series5

  • 28

    Figura 20. Diagrama tipic de comportare a aburului, n coordonate presiune volum specific

    Pe poriunea A1B1, caracterizat prin existena unui amestec de vapori i lichid, proporia n

    amestec a lichidului aflat la saturaie i a vaporilor saturai umezi se modific pe msur ce procesul de vaporizare evolueaz de la starea lichid la starea de vapori saturai uscai.

    Dac se ia ca referin 1 kg de amestec, acesta este compus din x kg vapori saturai uscai i

    (1x) kg lichid saturat, unde x se numete titlul aburului. Din diagram se poate vedea c titlul se poate scrie ca un raport de segmente:

    ,,,

    ,

    11

    11

    vv

    vv

    BA

    ZAx x

    ==

    Se observ c se poate determina volumul ocupat de o cantitate de abur cu titlul x, cunoscnd v' i v", unde: v'= volumul specific al lichidului saturat, n punctul corespunztor strii A1 v" = volumul specific al vaporilor saturai uscai, n punctul corespunztor strii B1 vx = volumul specific al amestecului de lichid i vapori, cu titlul x. n cazul n care se cunoate titlul de vapori : vx = (1-x)v' +xv" = v' + x (v" v')

    Dreapta A1B1 d cantitatea de cldur de vaporizare, care scade cu creterea presiunii. n majoritatea cazurilor n care se utilizeaz aburul ca agent cald, acesta are titlul de 0,8, adic 80% din greutate reprezint vapori saturai, iar restul de 20% este lichid ce conine srurile care pot fi transportate n generator odat cu apa de alimentare. n situaia n care ntreaga cantitate

  • 29

    de ap ar fi transformat n vapori, ar exista riscul ca srurile dizolvate iniial n ap s se depun n interiorul generatorului, ducnd astfel la deteriorarea acestuia. Observaii: A1K este curba de saturaie a lichidului

    B1K este curba de saturaie a vaporilor

    - Vaporii saturai uscai au particularitatea c nu dein nici o pictur de lichid, dar la cea mai mica cretere de presiune sau scdere de temperatur, ncepe condensarea.

    - Lichid saturat este starea n care se gsete numai lichid, dar la cea mai mic scdere a presiunii sau cretere a temperaturii apare vaporizarea.

    Starea gazoas IV deasupra izotermei critic, este stare supercritic: prin comprimare izoterm

    nu se pot condensa vaporii. Aceasta este de fapt deosebirea dintre vapori i gaze: au structur

    fizic asemntoare, dar capacitate de condensare izoterm foarte deosebit.

    Fluidele calde, respectiv aburul, n drumul spre i prin strat cedeaz cldur mediului nconjurtor. Cu ct cantitatea de cldur cedat este mai mare, cu att efectul procesului scade.

    Prezint deci mare importan cunoaterea acestor pierderi de cldur pentru diferite condiii de lucru i caracteristici ale zcmntului. Problema pierderilor de cldur pe circuitul sond strat, a fost soluionat admind n gaura de sond pierdere (transfer de cldur) n regim staionar, iar n strat o pierdere de cldur n regim nestaionar. Referitor la pierderile de cldur de la generator la sond ( n conductele de legtur), acestea se datoreaz transferului de cldur de la agentul cald la mediul nconjurtor prin conducie, convecie, radiaie sau printr-o combinaie a tuturor acestor genuri de transfer. Transmiterea cldurii prin conducie este caracteristic corpurilor solide, unde transferul de cldur de la un punct cu temperatura mai mare la un alt punct cu temperatura mai mic se face de la particul la particul, fr a exista o deplasare fizic a acestor particule ale corpului respectiv. (se ntlnete i la fluide atunci cnd ele se afl n repaus). Transmiterea cldurii prin convecie este caracteristic schimbului de cldur dintre un solid i un fluid care se mic pe lng suprafaa solidului. Convecia poate fi liber (natural) cnd fluidul de mic datorit diferenei de densitate cauzat de diferena de temperatur, sau forat, cnd deplasarea fluidului pe lng solid este generat de aplicarea unei presiuni. Transmiterea cldurii prin radiaie cldura trece de la un corp la altul, prin intermediul unui curent de particule lipsite de mas care nu fac parte din cele dou corpuri. Radiaiile termice sunt asemntoare celor electromagnetice: se propag la orice distan i chiar prin vid.

    2.1. Injecia de abur. Descrierea metodei i mecanismele de recuperare

    Temperatura mare a frontului de abur duce la scderea vscozitii ieiului, dar are i efecte favorabile de vaporizare i condensare a unor fracii ale acestuia. Din acest motiv, se pare, aburul a constituit fluidul preferat de injecie fa de apa cald sau gazele calde.

    Aburul poate fi injectat continuu n procese de mrirea f.f.r. sau ciclic, pentru intensificarea debitului sondelor de producie.

    La injectia continu de abur, aburul produs la suprafa de generatoarele de abur, este introdus cu debit i presiune mare n sondele de injecie. n zcmnt se formeaz 4 zone cu fluide care avanseaz spre sondele de reacie : zona de abur, zona de ap cald, zona de ap rece i zona de iei.

  • 30

    Figura 21. Schematizarea procesului de injecie de abur

    La primul contact dintre abur i iei, aburul cedeaz cldura ieiului, a crui vscozitate

    scade. Aburul condenseaz i, n continuare, apa cald format avanseaz dezlocuind ieiul i cednd treptat din cldur pn la echilibru.

    La contactele urmtoare, prin continuarea procesului, aburul injectat ntlnete ieiul rezidual rmas n urma apei calde i vaporizeaz fraciile uoare, antrenndu-le n curentul de curgere. Aceasta distilare cu abur duce la scderea saturaiei remanente n iei. Amestecul de abur i vapori de iei rezultai din distilarea cu abur sunt mpini n faa frontului, spre zona de ap rece unde condenseaz. n aceasta zon, ieiul se mbogete continuu cu hidrocarburile uoare condensate, care acioneaz ca un dop de solvent mpins de apa cald. Ca rezultat, scade saturaia n iei remanent. Din cele prezentate rezult c mecanismele de recuperare la injecia de abur sunt: - dezlocuirea cu vapori i ap cald n condiiile unui raport al mobilitilor mai favorabil ; - distilarea cu abur; - efectul miscibil al solventului.

    Cel mai important dintre aceste efecte este cel al vaporizrii ieiului prin distilarea cu abur. Efectul se pstreaz i n cazul aplicrii metodei la ieiuri mai uoare, cu viscozitatea mai mic.

    2.1.1. Pierderi de cldur n instalaiile de suprafa

    Pierderile de cldur care au loc n centrala termic se prind n calcul n general prin eficiena termic a generatorului de cldur (randament termic).

    n cele ce urmeaz se au n vedere numai pierderile de cldur prin conductele care transport aburul de la punctul termic la sond.

  • 31

    Cldur este cedat mediului nconjurtor de fluidul cald prin fenomenele amintite de conducie, convecie i radiaie. Astfel, transmiterea cldurii de la fluidul care curge prin conduct la stratul laminar de fluid de pe pereii interiori ai conductei, se face prin convecie; n interiorul stratului laminar, prin peretele conductei i prin stratele izolatoare care acoper conducta, prin conducie, iar de la conduct la mediul nconjurtor prin convecie i radiaie.

    Cantitatea de cldur care se transfer prin conducie de la un corp la altul este dat de

    Legea lui Fourier, care este asemntoare legii lui Darcy. Astfel, pentru o transmitere unidimensional

    de cldur

    Adx

    dTkQ )(= (1)

    unde )(dx

    dTk reprezint viteza de transmitere a