Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Математическое моделирование циклического теплового воздействия на пласты с высоковязкой нефтью"

Работа на тему: Математическое моделирование циклического теплового воздействия на пласты с высоковязкой нефтью
Оценка: отлично.
Оригинальность работы на момент публикации 50+% на антиплагиат.ру.
Ниже прилагаю все данные для покупки.
https://studentu24.ru/list/suppliers/Anastasiya1---1326

Описание работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ МАТЕМАТИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ НАУК
Кафедра фундаментальной математики и механики

РЕКОМЕНДОВАНО К ЗАЩИТЕ В ГЭК

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
магистерская диссертация
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦИКЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТЫ С ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТЬЮ

01.04.01 Математика
Магистерская программа «Вычислительная механика»

Тюмень 2023

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦИКЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТЫ С ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТЬЮ 7
1.1 ПОНЯТИЯ НЕФТЬ, ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 7
1.2 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕФТИ 9
1.2.1 Элементный состав нефти 9
1.3 СВОЙСТВА НЕФТИ В ПЛАСТОВЫХ УСЛОВИЯХ И ЕГО ЗАВИСИМОСТЬ ОТ ПОВЕРХНОСТНОЙ НЕФТИ 13
1.4 ПОНЯТИЯ И ПАРАМЕТРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПРОЦЕССЫ ДОБЫЧИ 14
1.5 РАЗРАБОТКА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА ЕСТЕСТВЕННЫХ РЕЖИМАХ 16
1.6 ЗНАЧЕНИЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ В МИРОВОЙ СТРУКТУРЕ 17
1.7 ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ И ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ 18
1.8 МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫХ ЗАПАСОВ РОССИИ 24
1.9 ТЕПЛОВЫЕ МЕТОДЫ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ 25
1.10 ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ЗАКАЧКИ ПАРА (CSS) 25
1.11 КРИТЕРИИ ПРИМЕНИМОСТИ ТЕПЛОВОГО МЕТОДА УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ 29
1.12 РЕЗУЛЬТАТЫ И ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТЕПЛОВЫМИ МЕТОДАМИ 30
1.13 ПАРОГЕНЕРАТОРЫ 31
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦИКЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТЫ С ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТЬЮ 33
2.1 РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОЙ ЗОНЫ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И ОПТИМАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ЗАКАЧКИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ 33
2.2 РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ПАРОТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ И ОСТАНОВКИ СКВАЖИНЫ ПРИ ПАРОЦИКЛИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ 38
2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОТБОРА НЕФТИ ПРИ ПАРОЦИКЛИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 49
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 КОД ПРОГРАММЫ 55
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 60

ВВЕДЕНИЕ
Известно, что запасы традиционной нефти в настоящее время на нашей планете заметно истощаются. Однако растущее энергопотребление и большие запасы нетрадиционной труднодоступной нефти заставляют вовлекать в разработку и эти месторождения, наиболее перспективными из которых можно считать залежи тяжелой высоковязкой нефти, которые встречаются в основном в диапазоне глубин от 300 до 1500 м и выше.
По оценкам экспертов ООН, мировые геологические ресурсы трудно извлекаемых запасов природных битумов и высоковязких нефтей насчитывается около 810 млрд. тонн, а их извлекаемые ресурсы в размере 70 млрд. тонн из которых приблизительно 70% находится в Канаде. Россия также обладает значительными трудно извлекаемыми запасами нефтей и их объем в последние годы достигла 55-60% от общего объема Российской нефти.
Для добычи таких нефтей применяют специальные технологии, разработанные отечественными и зарубежными нефтедобывающими компаниями.
Преимущества данных технологий заключается в том, что теплота, закачанная в нефтепластовую среду, оказывает воздействие на все ее компоненты и значительно изменяет связи и фильтрационные условия, которые выражаются в уменьшении гидравлического сопротивления высоковязкой нефти при ее движении в пласте и трубопроводе, другими словами в снижении вязкости нефти, увеличении ее подвижности и повышении коэффициента вытеснения и конечной нефтеотдачи.
Одной из перспективных технологий извлечения высоковязкой нефти является вытеснение нефти из пластов с помощью пара, которое в настоящее время получило широкое применение во всех странах, разрабатывающих месторождения с высокой вязкостью нефти.
На сегодняшний день остается актуальной проблема извлечения высоковязких нефтей из труднодоступных, а также многолетнемерзлых породах,
хотя существуют ряд технологий для извлечения, но т.к. каждая технология имеет свои плюсы и минусы, то для добычи прибегают к комбинированным методам применения двух, а иногда нескольких технологий одновременно с целью повышения нефтеотдачи пластов.
Объект исследования: добыча высоковязкой нефти из пластов.
Предмет исследования: повышение коэффициента нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью при помощи технологии циклической закачки пара CSS (Cyclic Steam Stimulation).
Цель работы: оценка влияния теплофизических свойств пласта и флюида на временные периоды пароциклического воздействия на пласт и на дополнительную максимальную приобретённую добычу нефти.
Задачи:
1. Разработать математическую модель пароциклического воздействия призабойной зоны пласта;
2. Рассчитать зависимость дебита нефти после воздействия от времени добычи;
3. Получить уравнение поверхности, показывающий зависимость максимальной накопленной добычи нефти от удельной теплоёмкости и скрытой удельной теплоты парообразования;
4. Определить оптимальные времена технологии обработки пласта пароциклическим воздействием и найти время паропропитки t2.
Гипотеза исследования: если при разработке нефтяных пластов с высоковязкой нефтью оказать влияние на удельную теплоёмкость пара cs и скрытую удельную теплоту парообразования l, то происходит увеличение максимального объёма дополнительно добытой нефти Vmax и это окажет благоприятный результат на процесс эффективности и целесообразности применения тепловых методов увеличения нефтеотдачи.
В соответствии с намеченной целью и задачами исследования были определены следующие методы исследования: теоретический анализ
методической литературы по теме исследования, анализ различных статей и документов, сравнительный анализ.
Научная новизна заключается в выявлении возможностей и развития повышения коэффициента нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью.
Практическая значимость исследования состоит в том, что разработанная математическая модель может быть использован при добыче высоковязких нефтей.
Апробация результатов исследования. Основные положения работы докладывались на X Школы-семинара молодых ученых «Трансформация нефтегазового комплекса 2030», Секция «Магистратура».
По теме исследования опубликованы статьи:
1. «Анализ влияния теплофизических свойств флюида на процесс пароциклического воздействия» на сайте PROнефть Научно-технического журнала «Газпром нефть» proneft.elpub.ru
2. «An analysis of the influence of the thermophysical properties of fluid on the process of cyclic steam stimulation» в журнале «Experienta est optima magistra: international collection of scientific papers» Белгородского государственного университета.
Структура диссертации: работа состоит из введения, двух глав, 16 параграфов, заключения, библиографического списка, приложения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ali S.M. Life after SAGD – 20 years later // Society of Petroleum Engineers. 2016. Paper Number: SPE-180394-MS. 7 p.
2. Birrell G.E., Aherne A.L., Seleshanko D.J. Cyclic SAGD – Economic Implications of Manipulating Steam Injection Rates in SAGD Projects-Re-Examination of the Dover Project // Westmount: Petroleum Society of Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum. 2003. Paper Number: PETSOC-2003-177. 13 p.
3. Ezeuko C.C., Gates I.D. Thermal oil recovery from fractured reservoirs: energy and emissions intensities // Energy, 2018. Vol. 155. P. 29 – 34.
4. Improvement of Drilling Technology for the Yarega Heavy Oil Field Development By SAGD Method with Counter Producing and Injecting Wells / M.V. Chertenkov,
D.S. Loparev, G.V. Buslaev [и др.] // Society of Petroleum Engineers. 2014. Paper Number: SPE-171275-MS. 16 p.
5. Influence of pressure difference between reservoir and production well on steam- chamber propagation and reservoir-production performance / H. Xiong, S. Huang,
D. Devegowda [и др.] // SPE Journal. 2019. Vol. 24. № 2. P.452 – 476.
6. Problems and Solutions for Shallow Heavy Oil Production / R.R. Ibatullin, N.G. Ibragimov, R.S. Khisamov, A.T. Zaripow // Society of Petroleum Engineers. 2012. Paper Number: SPE-161998-MS. 4 p.
7. Shin H., Polikar M. New economic indicator to evaluate SAGD performance // Society of Petroleum Engineers. 2005. Paper Number: SPE-94024. 7 p.
8. What is Henry’s Law? // BYJU'S Learning: [сайт].
9. Crude oil (Сырая нефть) // NeftegazRU.com: [сайт]. 2018.
10. Айткулов А.У. Повышение эффективности процесса регулирования разработки нефтяных месторождений. Москва: ВНИИОЭНГ, 2000. 270 с.
11. Анализ методов добычи тяжелой нефти / Г.А. Баймаханов, Р. Шакирзянов, Р. Слиханов, Н. Амирханов // КазНУ имени Аль-Фараби: [сайт].
12. Антониади Д.Г., Гарушев А.Р., Ишханов В.Г. Настольная книга по термическим методам добычи нефти. Краснодар: «Советская Кубань», 2000. 464 с.
13. Басниев К.С., Кочина И.Н., Максимов В.М. Подземная гидромеханика: учебник для вузов. Москва: Недра, 1993. 416 с.
14. Бекбаулиева А.А., Арсакбаева А.К. Способы добычи и технологии, используемые для извлечения высоковязкой нефти // Проблемы и достижения современной науки. 2018. Т. 2. № 1 (5). С. 35 – 43.
15. Вязкость нефти // Neftegaz.RU: [сайт]. 2014.
16. Вязкость нефти // petrodigest.ru. Нефтегазовый портал: [сайт]. 2015–2023.
17. Гильманов А.Я., Ковальчук Т.Н., Шевелёв А.П. Физико-математическое моделирование пароциклического воздействия на нефтяные пласты // Вестник Тюменского государственного университета. Физико- математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2020. Т. 6. № 1 (21).
С. 176 – 191.
18. Гильманов А.Я., Фёдоров К.М., Шевелёв А.П. Интегральная модель парогравитационного дренажа // Известия Российской академии наук, механика жидкости и газа. 2020. № 6. С. 74 – 84.
19. Гильманов А.Я., Фёдоров К.М., Шевелёв А.П. Математическое моделирование процесса парогравитационного дренажа при добыче высоковязкой нефти // Инженерно-физический журнал. 2021. Т. 94. № 3. С. 611 – 620.
20. Губкин И.М. Учение о нефти. Москва: Наука, 1975. 384 с.
21. Дьяконов В.П. MATLAB. Полный самоучитель. Москва: ДМК Пресс, 2012.
768 с.
22. Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений: учеб. для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. Москва: ОАО Издательство «Недра», 1998. 365 с.
23. Захарова С.С. Основные концепции происхождения нефти и газа // . 2003. № 1 (4).
С. 16 – 22.
24. Зылёва Н.В., Токмакова Е.Г., Сахно Ю.С. Особенности учета в организациях нефтегазодобывающей промышленности: учебное пособие. Тюмень: Издательство ТюмГУ, 2017. 208 с.
25. Ибатуллин Р.Р. Технологические процессы разработки нефтяных месторождений. Альметьевск: Издательство Фэн АН РТ, 2010. 332 с.
26. Иванова Ю.В., Кузьмина Р.И., Кожемякин И.В. Химия нефти: учебно- методическое пособие для студентов химического факультета, обучающихся по спец. 250400 – «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов». В 2 частях. Часть 1. Саратов: Издательство Саратовского ун-та, 2010. 56 с.
27. Испаряемость нефти и нефтепродуктов // РОСПАЙП. Производственная экосистема: [сайт]. 2008–2023.
28. Калешева Г.Е. Развитие технологии добычи высоковязкой нефти на месторождении Каражанбас // Молодой ученый. 2015. № 9. С. 446 – 451.
29. Коршак А.А., Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела: учеб. для вузов. – 3-е изд., испр. и доп. Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2005. 528 с.
30. Кремер Н.Ш. Высшая математика для экономистов: учебник для студентов, обучающихся по экономическим специальностям. Москва: ЮНИТИ-ДАНА, 2010. 479 с.
31. Лекция - Обзор существующих технологий добычи высоковязкой и битумной нефти // КФУ: [сайт].
32. Месторождения природных битумов на северо-востоке сибирской платформы (Российский сектор Арктики) / В.А. Каширцев, А.Э. Конторович, В.Л. Иванов, А.Ф. Сафронов // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. № 1.
33. Минханов И.Ф., Долгих С.А., Варфоломеев М.А. Разработка нефтяных и газовых месторождений: учебное пособие для вузов. Казань: Издательство Казанского федерального университета, 2019. 96 с.
34. Нефть — история происхождения слова // Дзен: [сайт]. 2019.
35. Нефть // Neftegaz.RU: [сайт]. 2013.
36. Николаева М.В., Атласов Р.А. Обзор технологий разработки месторождений тяжелых нефтей и природных битумов в условиях многолетнемерзлых пород // Нефтегазовое дело. 2015. Т. 13, № 4.
37. Никулин С.Е. Зависимости свойств пластовой нефти от поверхностной нефти// Экспозиция нефть газ. 2013. № 6 (31). С. 37 – 38.
38. О проблеме истощения мировых запасов нефти / Д.Л. Рахманкулов, С.В. Николаева, Ф.Н. Латыпова, Ф.Ш. Вильданов // Башкирский химический журнал. 2008. Т. 15. № 2. С. 5 – 35.
39. Определение основных свойств нефти и нефтепродуктов: методические указания к выполнению лабораторных работ по курсам «Теоретические основы химической технологии топлива и углеродных материалов» и
«Химическая технология природных энергоносителей» специальности 240403 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов» и курсу «Химическая технология нефти и газа» специальности 240802 «Основные процессы химических производств и химической кибернетики» / сост.: О.С. Сухинина, А.И. Левашова, С.М. Долгих, С.Г. Маслов. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. 34 с.
40. Подсчет запасов и оценка ресурсов нефти и газа. Учебно-методическое пособие для студ. спец. «21.05.02 Прикладная геология» / В.А. Гридин, Н.В. Еремина, М.В. Нелепов, Т.В. Гнедковская. Ставрополь: Изд-во Саратовского гос. ун-та, 2015. 130 с.
41. Рузин Л.М., Морозюк О.А. Методы повышения нефтеотдачи пластов (теория и практика) [Текст]: учеб. пособие. Ухта: УГТУ, 2014. 127 с.
42. Свойства нефти в пластовых условиях // StudFiles: [сайт]. 2015.
43. Сидоров И.В. Обоснование разработки залежей высоковязких нефтей горизонтальными скажинами: специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений: дис. канд. тех. наук. Тюмень: Издательство ТюмГНГУ, 2014. 130 с.
44. Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. Изд. 3-е, перераб. и доп. Москва: «Недра», 1976. 688 с.
45. Создание отечественного термогидросимулятора – необходимый этап освоения нетрадиционных залежей углеводородов России / В.Б. Бетелин, В.А. Юдин, И.В. Афанаскин [и др.]. Москва: ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, 2015. 206 с. 46.Ханин А.А. Породы-коллекторы нефти и газа и их изучение. Москва:
Издательство «Недра», 1969. 368 с.
47. Холодная добыча на западе Канады: шаг вперёд в первичной добыче нефти / Р. Савацки, М. Уэрта, М. Лондон, Б. Меца // RogTech. 2010. № 20. URL:
48. Часть 1. Разработка нефтяных месторождений // ТИУ: [сайт]. 2016.
49. Чеснокова К.А. Обзор технологий извлечения высоковязких нефтей // Академический журнал Западной Сибири. 2015. Т. 11. № 4 (59). С. 38 – 40.
50. Шахмеликьян М.Г, Нвизуг-Би Л.К. Анализ применения технологии пароциклического метода интенсификации добычи вязких и высоковязких нефтей // Science. Engineering. Tecnology (polytechnical bulletin). 2018. № 4. С. 217 – 242.
51. Шевелёв А.П. Математическое моделирование циклического теплового воздействия на нефтяные пласты: специальность 01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы: дис. канд. физ.-мат. наук. Тюмень: Издательство ТюмГУ, 2005. 137 с.
52. Шевелёв А.П., Фёдоров К.М., Гильманов А.Я. Оптимизация пароциклического воздействия на нефтяной пласт // Математическое модулирование и компьютерные технологии в процессах разработки месторождений: XIII науч.-практ. конф. 14 апр.-19 ноя. 2021 г. Москва, 2022. С. 181 – 195.