RU2794571C1 - Method for determining the parameters of supercritical water injection - Google Patents

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: methods for stimulation technique. The method for determining the parameters for SCW injection includes: obtaining data on the well structure and thermal properties of well materials for SCW injection; obtaining initial conditions that include steam temperature and pressure that are reached at the outlet of the steam generator, steam dryness for wet steam, coolant mass flow rate, injection time, surface rock temperature, geothermal gradient, thermal conductivity and thermal diffusivity; building a well model according to the obtained data and initial conditions and dividing it into a finite number of elements, while the wellhead corresponds to the model point with a value of 0, and the maximum value of the model point corresponds to the well bottom; determining the thermodynamic parameters of the coolant, the phase state of the coolant and heat loss for each element of the well model sequentially from the wellhead to the bottom of the well and fixing them constant along the entire length of each element of the model, while the elements of the well model are selected in length from 0.1 m to 1 m; determination of the values of temperature, pressure, steam dryness for wet steam sequentially for each element of the model according to the obtained thermodynamic parameters of the coolant and according to heat loss data, while for the model point with a value of 0 the obtained initial conditions are used, for subsequent elements conditions are used, at least values of temperature, pressure and steam dryness for wet steam determined for the previous element of the model; repetition of the previous two stages for certain values of temperature and pressure, which are reached at the outlet of the steam generator until the values of temperature, pressure and dryness of steam at the bottom of the well are obtained, at which the phase state of the coolant at the bottom of the well corresponds to the supercritical state of water. The method for enhanced oil recovery includes SCW pumping into the well at parameters that include temperature and pressure values determined by the above method.

EFFECT: increase in the accuracy of determining the thermodynamic parameters of water and its phase states when moving along an injection well and, accordingly, the parameters of injection of supercritical water SCW, taking into account phase transitions, increasing the efficiency of the method for increasing oil recovery, reducing energy costs, the possibility of lowering the temperature and pressure of injection while maintaining the properties of SCW.

34 cl, 5 dwg, 17 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в способах интенсификации добычи. Изобретение может быть использовано при разработке нефтяных и газовых месторождений, а также в области геотермальной энергетики.The invention relates to the oil industry and can be used in methods for intensifying production. The invention can be used in the development of oil and gas fields, as well as in the field of geothermal energy.

Сверхкритический флюид, сверхкритическая жидкость - состояние вещества, при котором исчезает различие между жидкой и газовой фазой. Любое вещество, находящееся при температуре и давлении выше критической точки, является сверхкритической жидкостью. Для воды сверхкритическое состояние наступает выше температуры 373°С и давления 22,1 МПа.Supercritical fluid, supercritical fluid - a state of matter in which the difference between the liquid and gas phases disappears. Any substance at a temperature and pressure above the critical point is a supercritical fluid. For water, the supercritical state occurs above a temperature of 373°C and a pressure of 22.1 MPa.

Применение сверхкритической воды (СКВ) для повышения нефтеотдачи связано с тем, что гидротермальное воздействие при температуре 325-375°С активизирует процессы преобразования керогена с генерацией синтетической нефти. За счет высокой температуры происходит преобразование керогена на 40-85%, термодесорбция тяжелых углеводородных (УВ) компонентов, значительное улучшение фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС), что способствует более активному току нефти.The use of supercritical water (SCW) for enhanced oil recovery is due to the fact that hydrothermal action at a temperature of 325-375°C activates the processes of kerogen conversion with the generation of synthetic oil. Due to the high temperature, kerogen is converted by 40-85%, thermal desorption of heavy hydrocarbon (HC) components, a significant improvement in porosity and permeability properties (RP), which contributes to a more active flow of oil.

Известны различные способы и устройства для закачки СКВ в скважину для повышения нефтеотдачи, но при этом закачка СКВ осуществляется при условиях, которые обеспечивают сохранение сверхкритических свойств воды при достижении целевого объекта - нефтяного пласта. В случае несохранения условий сверхкритики (снижение температуры или давления ниже критических значений) воздействие будет осуществляться горячей водой либо водяным паром. Поэтому расчет параметров, при которых вода будет находиться на забое в сверхкритическом состоянии является важной задачей при проектировании воздействия СКВ, выборе компоновки нагнетательной скважины и внутрискважинного оборудования.There are various methods and devices for pumping SCR into a well to enhance oil recovery, but the injection of SCR is carried out under conditions that ensure the preservation of the supercritical properties of water when reaching the target object - the oil reservoir. In case of non-preservation of the supercritical conditions (decrease in temperature or pressure below critical values), the impact will be carried out by hot water or steam. Therefore, the calculation of the parameters at which water will be at the bottomhole in a supercritical state is an important task when designing the impact of SCR, choosing the layout of an injection well and downhole equipment.

Начиная с середины 20-ого века многими исследователями проведена обширная работа по изучению законов изменения свойств пара в нагнетательной скважине. Для определения качества пара были исследованы эффекты тепловых потерь и изменения давления. Эти данные стали находить свое применение для анализа теплопотерь при воздействии тепловыми методами увеличения нефтеотдачи (МУН).Since the middle of the 20th century, many researchers have carried out extensive work on the study of the laws of change in the properties of steam in an injection well. To determine the steam quality, the effects of heat loss and pressure changes were investigated. These data began to find their application for the analysis of heat losses when exposed to thermal methods of enhanced oil recovery (EOR).

Известен способ создания очага возгорания в пласте (патент RU2583797, опубл. 10.05.2016, МПК: Е21В 43/243), в котором используются известные уравнения для определения теплопотери агента закачки для оценки его эффективности.A known method of creating a fire in the formation (patent RU2583797, publ. 05/10/2016, IPC: E21B 43/243), which uses known equations to determine the heat loss of the injection agent to evaluate its effectiveness.

Общими признаками известного и заявляемого способа является оценка температуры жидкости с учетом расхода жидкости и тепловых данных скважины.Common features of the known and claimed method is the estimation of the temperature of the liquid, taking into account the flow rate of the liquid and the thermal data of the well.

Однако, в известном способе при оценке теплопотерь агента не проводят, в частности, разбиения геометрических данных скважины на элементы, а из геометрических данных скважины учитывают только ее глубину, что будет приводить к снижению точности определения теплопотерь и изменениям свойств теплоносителя (агента) при движении по скважине. В известном способе при оценке теплопотерь также не учитывают влияние геотермического градиента, что также снижает точность определения изменения термодинамических параметров теплоносителя (агента) при движении по скважине. В случае использования СКВ в качестве агента - к риску фазового перехода и потере свойств СКВ. Это, в свою очередь, будет приводить к снижению эффективности способа увеличения нефтеотдачи.However, in the known method, when assessing the heat loss of an agent, in particular, the geometric data of the well are not divided into elements, and only its depth is taken into account from the geometric data of the well, which will lead to a decrease in the accuracy of determining heat loss and changes in the properties of the coolant (agent) when moving along well. In the known method, when assessing heat losses, the influence of the geothermal gradient is also not taken into account, which also reduces the accuracy of determining changes in the thermodynamic parameters of the coolant (agent) when moving along the well. In the case of using SCR as an agent, there is a risk of a phase transition and loss of SCR properties. This, in turn, will lead to a decrease in the efficiency of the enhanced oil recovery method.

Известен также способ закачки реагента в скважину (патент US 8312924, опубл. 20.11.2021, МПК: Е21В 43/243), который включает регулирование температуры потока жидкости и контроль температуры нагнетаемой жидкости для отслеживания ее реакционной активности.There is also known a method for pumping a reagent into a well (patent US 8312924, publ. 11/20/2021, IPC: E21B 43/243), which includes controlling the temperature of the fluid flow and controlling the temperature of the injected fluid to monitor its reactive activity.

Общими признаками известного способа и заявляемого способа определения параметров закачки сверхкритического флюида является анализ температуры нагнетаемой в скважину жидкости для обеспечения ее реакционной активности.Common features of the known method and the proposed method for determining the parameters of supercritical fluid injection is the analysis of the temperature of the fluid injected into the well to ensure its reactive activity.

Общими признаками известного способа и заявляемого способа повышения нефтеотдачи является закачка агента при температуре, при которой сохраняется реакционная активность агента.Common features of the known method and the claimed method of enhanced oil recovery is the injection of the agent at a temperature at which the reactive activity of the agent is maintained.

Однако, в известном способе требуются устройства для отслеживания изменения температуры агента, например, датчики контроля температуры, оптоволоконные датчики, а регулирование температуры агента осуществляется посредством отвода тепла, например, через теплообменник, при этом использование устройства для отслеживания изменения температуры агента не учитывает точки фазовых переходов теплоносителя при движении по скважине к забою и не учитывает геотермический градиент, что не обеспечивает точность определения характеристик теплоносителя и, соответственно, не повышает эффективность нефтеотдачи.However, in the known method, devices are required to track changes in the temperature of the agent, for example, temperature control sensors, fiber optic sensors, and the temperature of the agent is controlled by removing heat, for example, through a heat exchanger, while the use of a device to track changes in the temperature of the agent does not take into account phase transition points coolant when moving along the well to the bottom and does not take into account the geothermal gradient, which does not ensure the accuracy of determining the characteristics of the coolant and, accordingly, does not increase the efficiency of oil recovery.

Ближайшим аналогом (прототипом) является подход к определению свойств потока сверхкритической воды в скважине, влиянию теплообмена на температуру СКВ и анализ основных параметров на поток СКВ (Jiaxi Gao, Yuedong Yao, Dawen Wang, Hang Tong. A Comprehensive Model for Simulating Supercritical-Water Flow in a Vertical Heavy-Oil Well. SPE 205496. 2021).The closest analogue (prototype) is an approach to determining the properties of a supercritical water flow in a well, the effect of heat transfer on the SCR temperature and the analysis of the main parameters on the SCR flow (Jiaxi Gao, Yuedong Yao, Dawen Wang, Hang Tong. A Comprehensive Model for Simulating Supercritical-Water Flow in a Vertical Heavy-Oil Well. SPE 205496. 2021).

Общими признаками способа, раскрытого в статье, и заявляемого способа являются учет влияния теплообмена и характеристик скважины на характеристики потока СКВ, которая закачивается в скважину, а также разбиение модели скважины на несколько участков, для которых рассчитываются характеристики потока СКВ.The common features of the method disclosed in the article and the proposed method are taking into account the influence of heat transfer and well characteristics on the characteristics of the SCR flow that is injected into the well, as well as dividing the well model into several sections for which the SCR flow characteristics are calculated.

Однако, в известном способе по умолчанию принимается, что поток реагента представляет собой СКВ и не учитывается возможность фазового перехода СКВ-водяной пар-вода. Поэтому использование и эффективность известного способа ограничено только при условии закачки СКВ при высоких значениях температуры и давления, при которых характеристики СКВ будут сохраняться длительное время и влияние внешних факторов на характеристики потока СКВ будет минимальным. При этом закачка СКВ при высоких температуре и давлении будет приводить к использованию более сложного оборудования (компрессоров более сложной конструкции) и повышению энергозатрат. В известном способе также не учитывается, например, геотермический градиент и конвективный перенос тепла в трубах, используется интерполяционный метод для расчета термодинамических свойств сверхкритической воды на основе представленных табличных значений с фиксированным шагом по температуре и давлению, что снижает точность определения изменения термодинамических параметров воды при движении вдоль нагнетательной скважины.However, in the known method, it is assumed by default that the reactant flow is SCR and the possibility of a SCR-steam-water phase transition is not taken into account. Therefore, the use and efficiency of the known method is limited only if SCR is injected at high temperatures and pressures, at which the SCR characteristics will be maintained for a long time and the influence of external factors on the SCR flow characteristics will be minimal. In this case, the injection of SCR at high temperature and pressure will lead to the use of more complex equipment (compressors of a more complex design) and an increase in energy costs. The known method also does not take into account, for example, the geothermal gradient and convective heat transfer in pipes, an interpolation method is used to calculate the thermodynamic properties of supercritical water based on the presented tabular values with a fixed temperature and pressure step, which reduces the accuracy of determining changes in the thermodynamic parameters of water during movement along the injection well.

Техническим результатом способа определения параметров закачки СКВ является повышение точности определения термодинамических параметров воды и ее фазовых состояний при движении вдоль нагнетательной скважины и, соответственно, параметров закачки СКВ с учетом фазовых переходов, что позволяет определить при каких условиях необходимо осуществлять закачку СКВ для сохранения ее активности на забое и повысить эффективность способа повышения нефтеотдачи, а также снижение энергозатрат по сравнению с известными способами при сохранении свойств СКВ за счет возможности регулирования изоляции используемого материала труб либо типа компрессора (парогенератора), что позволяет в зависимости от условий закачки СКВ применять компрессоры с учетом, например, информации об используемой изоляции труб в скважине и тепловых свойств материалов скважины, и, кроме того, при необходимости, снижать температуру и давление закачки по сравнению с известными способами при сохранении свойств СКВ.The technical result of the method for determining the parameters of SCW injection is to increase the accuracy of determining the thermodynamic parameters of water and its phase states when moving along the injection well and, accordingly, the parameters of SCW injection, taking into account phase transitions, which makes it possible to determine under what conditions it is necessary to carry out SCW injection to maintain its activity at downhole and increase the efficiency of the method of enhanced oil recovery, as well as reduce energy costs compared to known methods while maintaining the properties of SCR due to the ability to control the insulation of the pipe material used or the type of compressor (steam generator), which makes it possible, depending on the conditions of SCR injection, to use compressors taking into account, for example , information about the pipe insulation used in the well and the thermal properties of the well materials, and, in addition, if necessary, to reduce the temperature and injection pressure compared to known methods while maintaining the properties of SCR.

Технический результат достигается при использовании способа определения параметров для закачки сверхкритической воды, который включает получение данных о строении скважины и тепловых свойств материалов скважины для закачки сверхкритической воды (СКВ), получение начальных условий, которые включают температуру и давление пара, которые достигаются на выходе из парогенератора, сухость пара для влажного пара, массовый расход теплоносителя, время закачки, температуру породы на поверхности, геотермический градиент, коэффициент теплопроводности и температуропроводности, построение модели скважины по полученным данным и начальным условиям и ее разбиение на конечное число элементов, при этом устье скважины соответствует точке модели со значением 0, а максимальное значение точки модели соответствует забою скважины, определение термодинамических параметров теплоносителя, фазового состояния теплоносителя и потери тепла в начале каждого элемента модели скважины последовательно от устья к забою скважины и фиксация их постоянными по всей длине каждого элемента модели, при этом элементы модели скважины выбирают длиной от 0,1 м до 1 м, определение значений температуры, давления, сухости пара для влажного пара последовательно для каждого элемента модели по полученным термодинамическим параметрам теплоносителя и по данным потерь тепла, при этом для точки модели со значением 0 используют полученные начальные условия, для последующих элементов используют условия, по меньшей мере, значения температуры, давления и сухости пара для влажного пара, определенные для предыдущего элемента модели, повторение предыдущих двух стадий для определенных значений температуры и давления, которые достигаются на выходе из парогенератора до получения значений температуры, давления и сухости пара на забое скважины, при которых фазовое состояние теплоносителя на забое скважины соответствует сверхкритическому состоянию воды.The technical result is achieved by using a method for determining the parameters for supercritical water injection, which includes obtaining data on the well structure and thermal properties of well materials for supercritical water (SW) injection, obtaining initial conditions that include steam temperature and pressure, which are achieved at the outlet of the steam generator , steam dryness for wet steam, coolant mass flow rate, injection time, surface rock temperature, geothermal gradient, thermal conductivity and thermal diffusivity, construction of a well model based on the obtained data and initial conditions and its division into a finite number of elements, while the wellhead corresponds to the point model with a value of 0, and the maximum value of the model point corresponds to the bottom of the well, determining the thermodynamic parameters of the coolant, the phase state of the coolant and heat loss at the beginning of each element of the well model sequentially from the wellhead to the bottom of the well and fixing them constant along the entire length of each element of the model, while elements of the well model are selected with a length of 0.1 m to 1 m, determining the values of temperature, pressure, steam dryness for wet steam sequentially for each element of the model according to the obtained thermodynamic parameters of the coolant and according to heat loss data, while for the model point with a value of 0 use obtained initial conditions, for subsequent elements use the conditions, at least the values of temperature, pressure and steam dryness for wet steam, determined for the previous element of the model, repeating the previous two stages for certain values of temperature and pressure, which are reached at the outlet of the steam generator until obtaining values of temperature, pressure and steam dryness at the bottom of the well, at which the phase state of the coolant at the bottom of the well corresponds to the supercritical state of water.

Достижение технического результата обеспечивается за счет того, что данный способ позволяет:The achievement of the technical result is ensured due to the fact that this method allows:

- учитывать все характеристики скважины и окружающего материала;- take into account all the characteristics of the well and the surrounding material;

- учитывать возможность фазовых переходов вода-водяной пар-СКВ и, соответственно, при определении параметров закачки учитывать все характеристики того или иного фазового состояния.- take into account the possibility of phase transitions water-steam-SWR and, accordingly, when determining the injection parameters, take into account all the characteristics of a particular phase state.

Т.е. заявляемый способ позволяет определить характеристики течения воды в нагнетательной скважине для всех режимов течения с учетом возможных фазовых переходов вдоль скважины, с учетом теплоты фазовых переходов, изменения давления в результате переходов, а также с учетом характеристик конкретного фазового состояния. Это позволяет ввести корректные характеристики в процессе определения параметров закачки, в частности, использовать при расчете данные о сухости пара для фазового состояния «влажный пар».Those. the claimed method allows to determine the characteristics of the water flow in the injection well for all flow regimes, taking into account possible phase transitions along the well, taking into account the heat of phase transitions, pressure changes as a result of transitions, and also taking into account the characteristics of a particular phase state. This allows you to enter the correct characteristics in the process of determining the injection parameters, in particular, to use the steam dryness data for the “wet steam” phase state in the calculation.

Способ позволяет учитывать изменение углов наклона нескольких участков скважины, моделируя сложную геометрию с наклонно-направленными и горизонтальными участками и их влияние на характеристики потока СКВ.The method makes it possible to take into account the change in the angles of inclination of several sections of the well, modeling complex geometry with directional and horizontal sections and their influence on the characteristics of the SCR flow.

Для построения модели скважины могут включать данные о геометрических размерах скважины с учетом тепловых свойств материалов, из которых изготовлены элементы скважины. Модель скважины может быть представлена совокупностью данных, характеризующих скважину, с учетом ее геометрических характеристик и с учетом тепловых свойств материалов, из которых выполнены трубы скважины, и свойств окружающей скважину горной породы. Либо может быть построена более сложная модель скважины с учетом, по меньшей мере, указанных параметров. Такая модель скважины может быть представлена в виде графического отображения.To build a well model, data on the geometric dimensions of the well may be included, taking into account the thermal properties of the materials from which the elements of the well are made. The well model can be represented by a set of data characterizing the well, taking into account its geometric characteristics and taking into account the thermal properties of the materials from which the well pipes are made, and the properties of the rock surrounding the well. Or, a more complex well model can be built taking into account at least the specified parameters. Such a well model can be represented as a graphical display.

Точность способа обеспечивается также за счет разбиения модели скважины на небольшие элементы, для каждого из которых проводится определение термодинамических свойств потока воды и соответствующего фазового состояния. Это позволяет определить фазовое состояние воды при движении по скважине для каждого элемента с учетом его геометрических характеристик (т.к. геометрия скважины будет меняться, в частности, диаметр, толщины и др.) и свойств окружающих материалов.The accuracy of the method is also ensured by dividing the well model into small elements, for each of which the thermodynamic properties of the water flow and the corresponding phase state are determined. This makes it possible to determine the phase state of water when moving through the well for each element, taking into account its geometric characteristics (since the geometry of the well will change, in particular, diameter, thickness, etc.) and the properties of the surrounding materials.

Заявляемый способ может применяться для широких диапазонов давлений (до 100 МПа) и температур (до 800°С), которые могут использоваться для закачки СКВ.The inventive method can be used for wide ranges of pressures (up to 100 MPa) and temperatures (up to 800°C), which can be used for SCR injection.

Данные о строении скважины для закачки СКВ могут включать тип используемых труб, геометрические размеры используемых труб и цилиндрических обсадных колонн. При этом геометрические размеры труб и цилиндрических колонн могут включать значения длины, диаметра и углов наклона труб. Угол наклона труб может быть определен как угол наклона скважины к вертикальной оси, направленной вверх.Data on the structure of the well for SCR injection may include the type of pipes used, the geometric dimensions of the pipes used and cylindrical casing strings. In this case, the geometric dimensions of pipes and cylindrical columns may include the values of the length, diameter and angles of the pipes. The pipe inclination angle can be defined as the angle of inclination of the well to the vertical axis directed upwards.

Используемые трубы могут представлять собой, в частности, насосно-компрессорные трубы (НКТ) либо, например, теплоизолированные лифтовые трубы.The pipes used can be, in particular, tubing (tubing) or, for example, heat-insulated lift pipes.

Термодинамические параметры теплоносителя могут включать по меньшей мере значения удельной энтальпии, динамической вязкости, плотности. Тепловые свойства материалов скважины могут включать значения теплопроводности используемых материалов, коэффициента теплового излучения металла и изоляции.The thermodynamic parameters of the coolant may include at least the values of specific enthalpy, dynamic viscosity, density. The thermal properties of the borehole materials may include the thermal conductivity of the materials used, the thermal emissivity of the metal, and the insulation.

Длина элементов модели скважины может составлять от 0,1 м до 1 м. Уменьшение длины элемента не будет приводить к повышению точности определения параметров для закачки сверхкритической воды и получаемые результаты не будут меняться, увеличение длины элемента будет приводить к снижению точности заявляемого способа. В одном из вариантов реализации изобретения элементы могут быть выбраны равной длины, например, 0,1 м.The length of the elements of the well model can be from 0.1 m to 1 m. Reducing the length of the element will not lead to an increase in the accuracy of determining the parameters for the injection of supercritical water and the results obtained will not change, increasing the length of the element will lead to a decrease in the accuracy of the proposed method. In one of the embodiments of the invention, the elements can be chosen to be of equal length, for example, 0.1 m.

Потеря тепла может определяться путем определения коэффициентов конвективного переноса тепла, переноса тепла в затрубном пространстве и естественной конвекции. С использованием этих данных может быть определен суммарный коэффициент переноса тепла. В результате может быть определен поток тепла от теплоносителя в окружающую горную среду с учетом суммарного коэффициента переноса тепла и количества фаз теплоносителя для каждого элемента.Heat loss can be determined by determining the coefficients for convective heat transfer, annulus heat transfer and natural convection. Using these data, the total heat transfer coefficient can be determined. As a result, the heat flux from the coolant into the surrounding mountain environment can be determined, taking into account the total heat transfer coefficient and the number of coolant phases for each element.

Давление для каждого элемента модели может быть определено путем оценки изменения давления за счет вязкого трения.The pressure for each element of the model can be determined by estimating the change in pressure due to viscous friction.

Принцип этих расчетов известен для специалистов и может быть модифицирован либо может быть выбран другой способ определения потери тепла. Давление для каждого элемента модели предпочтительно определять путем оценки изменения давления за счет вязкого трения.The principle of these calculations is known to those skilled in the art and may be modified or another method for determining heat loss may be chosen. The pressure for each element of the model is preferably determined by estimating the change in pressure due to viscous friction.

Предлагаемый вариант реализации заявляемого изобретения позволяет определить потери тепла с высокой точностью.The proposed implementation of the claimed invention allows you to determine the heat loss with high accuracy.

Техническим результатом способа нефтеотдачи является повышение эффективности нефтеотдачи. Достижение технического результата обеспечивается при использовании способа повышения нефтеотдачи, который включает закачку в скважину сверхкритической воды при параметрах, которые включают значения температуры и давления, значения которых определены по вышеуказанному способу определения параметров для закачки сверхкритической воды.The technical result of the oil recovery method is to increase the efficiency of oil recovery. The achievement of the technical result is ensured by using the method of enhanced oil recovery, which includes injection of supercritical water into the well at parameters that include temperature and pressure values, the values of which are determined by the above method for determining parameters for supercritical water injection.

Повышение эффективности способа повышения нефтеотдачи связано с тем, что закачку проводят при параметрах (давлении и температуре), которые в данных конкретных условиях обеспечивают сохранение свойств СКВ на забое скважины.Increasing the efficiency of the enhanced oil recovery method is due to the fact that the injection is carried out at parameters (pressure and temperature) that, under these specific conditions, ensure the preservation of the SCR properties at the bottom of the well.

Технический результат достигается при использовании в способе определения параметров для закачки СКВ системы для определения параметров закачки сверхкритической воды или машиночитаемого носителя для определения параметров закачки сверхкритической воды.The technical result is achieved when using in the method for determining the parameters for the injection of SCR systems for determining the parameters of the injection of supercritical water or a computer-readable medium for determining the parameters for the injection of supercritical water.

Система для определения параметров закачки сверхкритической воды, которая содержит по крайней мере один процессор, оперативную память и машиночитаемые инструкции, выполняемые упомянутыми процессорами с использованием оперативной памяти, причем машиночитаемые инструкции содержат шаги способаA system for determining the parameters of supercritical water injection, which contains at least one processor, RAM and machine-readable instructions executed by said processors using RAM, the machine-readable instructions containing the steps of the method

- получение данных о строении скважины и тепловых свойств материалов скважины для закачки сверхкритической воды (СКВ);- obtaining data on the structure of the well and the thermal properties of well materials for injection of supercritical water (SCW);

- получение начальных условий, которые включают температуру и давление пара, которые достигаются на выходе из парогенератора, сухость пара для влажного пара, массовый расход теплоносителя, время закачки, температура породы на поверхности, геотермический градиент, коэффициент теплопроводности и температуропроводности;- obtaining initial conditions, which include the steam temperature and pressure that are achieved at the outlet of the steam generator, steam dryness for wet steam, coolant mass flow rate, injection time, surface rock temperature, geothermal gradient, thermal conductivity and thermal diffusivity;

- построение модели скважины по полученным данным и начальным условиям и ее разбиение на конечное число элементов одинаковой длины, при этом устье скважины соответствует точке модели со значением 0, а максимальное значение точки модели соответствует забою скважины;- construction of a well model according to the obtained data and initial conditions and its division into a finite number of elements of the same length, while the wellhead corresponds to the model point with a value of 0, and the maximum value of the model point corresponds to the bottom of the well;

- определение термодинамических параметров теплоносителя, фазового состояния теплоносителя и потери тепла для каждого элемента модели скважины последовательно от устья к забою скважины и фиксация их постоянными по всей длине каждого элемента модели, при этом элементы модели скважины выбирают длиной от 0,1 м до 1 м;- determining the thermodynamic parameters of the coolant, the phase state of the coolant and heat loss for each element of the well model sequentially from the wellhead to the bottom of the well and fixing them constant along the entire length of each element of the model, while the elements of the well model are selected from 0.1 m to 1 m in length;

- определение значений температуры, давления, сухости пара для влажного пара последовательно для каждого элемента модели по полученным термодинамическим параметрам теплоносителя и по данным потерь тепла, при этом для точки со значением 0 используют полученные начальные условия, для последующих элементов используют условия, по меньшей мере, значения температуры, давления и сухости пара для влажного пара, определенные для предыдущего элемента модели;- determining the values of temperature, pressure, steam dryness for wet steam sequentially for each element of the model according to the obtained thermodynamic parameters of the coolant and according to heat loss data, while for the point with a value of 0 the obtained initial conditions are used, for subsequent elements conditions are used, at least values of temperature, pressure and steam dryness for wet steam determined for the previous element of the model;

- повторение предыдущих двух стадий для определенных значений температуры и давления, которые достигаются на выходе из парогенератора до получения значений температуры, давления и сухости пара на забое, при которых фазовое состояние теплоносителя на забое скважины соответствует сверхкритическому состоянию воды.- repetition of the previous two stages for certain values of temperature and pressure, which are reached at the outlet of the steam generator until the values of temperature, pressure and dryness of the steam at the bottom are obtained, at which the phase state of the coolant at the bottom of the well corresponds to the supercritical state of water.

Машиночитаемый носитель содержит инструкции способа, который включает:The computer-readable medium contains instructions for a method that includes:

- получение данных о строении скважины и тепловых свойств материалов скважины для закачки сверхкритической воды (СКВ);- obtaining data on the structure of the well and the thermal properties of well materials for injection of supercritical water (SCW);

- получение начальных условий, которые включают температуру и давление пара, которые достигаются на выходе из парогенератора, сухость пара для влажного пара, массовый расход теплоносителя, время закачки, температура породы на поверхности, геотермический градиент, коэффициент теплопроводности и температуропроводности;- obtaining initial conditions, which include the steam temperature and pressure that are achieved at the outlet of the steam generator, steam dryness for wet steam, coolant mass flow rate, injection time, surface rock temperature, geothermal gradient, thermal conductivity and thermal diffusivity;

- построение модели скважины по полученным данным и начальным условиям и ее разбиение на конечное число элементов одинаковой длины, при этом устье скважины соответствует точке модели со значением 0, а максимальное значение точки модели соответствует забою скважины;- construction of a well model according to the obtained data and initial conditions and its division into a finite number of elements of the same length, while the wellhead corresponds to the model point with a value of 0, and the maximum value of the model point corresponds to the bottom of the well;

- определение термодинамических параметров теплоносителя, фазового состояния теплоносителя и потери тепла для каждого элемента модели скважины последовательно от устья к забою скважины и фиксация их постоянными по всей длине каждого элемента модели, при этом элементы модели скважины выбирают длиной от 0,1 м до 1 м;- determining the thermodynamic parameters of the coolant, the phase state of the coolant and heat loss for each element of the well model sequentially from the wellhead to the bottom of the well and fixing them constant along the entire length of each element of the model, while the elements of the well model are selected from 0.1 m to 1 m in length;

- определение значений температуры, давления, сухости пара для влажного пара последовательно для каждого элемента модели по полученным термодинамическим параметрам теплоносителя и по данным потерь тепла, при этом для точки со значением 0 используют полученные начальные условия, для последующих элементов используют условия, по меньшей мере, значения температуры, давления и сухости пара для влажного пара, определенные для предыдущего элемента модели;- determining the values of temperature, pressure, steam dryness for wet steam sequentially for each element of the model according to the obtained thermodynamic parameters of the coolant and according to heat loss data, while for the point with a value of 0 the obtained initial conditions are used, for subsequent elements conditions are used, at least values of temperature, pressure and steam dryness for wet steam determined for the previous element of the model;

- повторение предыдущих двух стадий для различных значений температуры и давления, которые достигаются на выходе из парогенератора до получения значений температуры, давления и сухости пара на забое, при которых фазовое состояние теплоносителя на забое скважины соответствует сверхкритическому состоянию воды- repetition of the previous two stages for different values of temperature and pressure, which are achieved at the outlet of the steam generator until the values of temperature, pressure and dryness of the steam at the bottom are obtained, at which the phase state of the coolant at the bottom of the well corresponds to the supercritical state of water

При этом данные о строении скважины для закачки СКВ могут включать тип используемых труб, геометрические размеры используемых труб, например, НКТ, и цилиндрических обсадных колонн. Геометрические размеры труб и цилиндрических колонн могут включать значения длины, диаметра и углов наклона. Термодинамические параметры теплоносителя могут включать по меньшей мере значения удельной энтальпии, динамической вязкости, плотности. Тепловые свойства материалов скважины могут значения теплопроводности используемых материалов, коэффициента теплового излучения металла и изоляции.At the same time, data on the structure of the well for SCR injection may include the type of pipes used, the geometric dimensions of the pipes used, for example, tubing, and cylindrical casing strings. The geometric dimensions of pipes and cylindrical columns may include lengths, diameters, and angles of inclination. The thermodynamic parameters of the coolant may include at least the values of specific enthalpy, dynamic viscosity, density. The thermal properties of the materials of the well can be the values of the thermal conductivity of the materials used, the thermal emissivity of the metal and insulation.

Построение модели скважины может представлять собой построение модели скважины с учетом тепловых свойств материалов, из которых изготовлены элементы скважины. Длина элементов модели скважины может составлять от 0,1 м до 1 м.Building a well model may be building a well model taking into account the thermal properties of the materials from which the elements of the well are made. The length of the well model elements can be from 0.1 m to 1 m.

Потеря тепла может определяться путем расчета коэффициентов конвективного переноса тепла, переноса тепла в затрубном пространстве и естественной конвекции, дополнительно также может определяться суммарный коэффициент переноса тепла с использованием коэффициентов конвективного переноса тепла, переноса тепла в затрубном пространстве и естественной конвекции.Heat loss can be determined by calculating the coefficients of convective heat transfer, annulus heat transfer and natural convection, additionally, the total heat transfer coefficient can also be determined using the coefficients of convective heat transfer, annulus heat transfer and natural convection.

Поток тепла от теплоносителя в окружающую горную среду может определяться с учетом суммарного коэффициента переноса тепла и количества фаз теплоносителя для каждого элемента. Давление для каждого элемента модели может определяться путем оценки (расчета) изменения давления за счет вязкого трения.The heat flow from the coolant into the surrounding mountain environment can be determined taking into account the total heat transfer coefficient and the number of coolant phases for each element. The pressure for each element of the model can be determined by estimating (calculating) the change in pressure due to viscous friction.

На фигуре 1 представлена фазовая диаграмма воды, где 1 кривая изменения давления от температуры, отражающая границу между фазовыми состояниями I и III, 2 -кривая изменения давления от температуры, отражающая границу между фазовыми состояниями II и III, 3 - кривая изменения давления от температуры, отражающая границу между фазовыми состояниями IIIa и IIIb, 4 - кривая изменения давления насыщенного пара от температуры, I область фазового состояния «вода», II область фазового состояния «перегретый пар», III область фазового состояние «сверхкритическая вода» (сверхкритика), IIIa - область фазового состояния "жидко-подобная" сверхкритика, IIIb -область фазового состояния "пара-подобная" сверхкритика, IV - область фазового состояния «насыщенный пар».The figure 1 shows a phase diagram of water, where 1 is a curve of pressure change with temperature, reflecting the boundary between phase states I and III, 2 is a curve of pressure change with temperature, reflecting the boundary between phase states II and III, 3 is a curve of pressure change with temperature, reflecting the boundary between phase states IIIa and IIIb, 4 - curve of change in saturated steam pressure from temperature, I area of the phase state "water", II area of the phase state "superheated steam", III area of the phase state "supercritical water" (supercritical), IIIa - "liquid-like" supercritical phase state area, IIIb - "vapor-like" supercritical phase state area, IV - "saturated steam" phase state area.

На фигуре 2 представлена конструкция скважины с насосно-компрессорными трубами (НКТ).The figure 2 shows the design of the well with tubing (tubing).

На фигуре 3 представлена модель скважины, конструкция которой представлена на фиг. 2 с указанием глубины, слоев и типа материала, из которого они выполнены.Figure 3 shows a well model, the design of which is shown in FIG. 2 indicating the depth, layers and type of material from which they are made.

На фигуре 4 представлены характеристики скважины с теплоизолированной лифтовой трубой (ТЛТ) с указанием ее глубины, горизонтального смещения и угла наклона скважины, где 5 кривая, отражающая расположение скважины по глубине и горизонтали, 6 точки, отражающие углы наклона соответствующих элементов скважины.The figure 4 shows the characteristics of a well with a heat-insulated lift pipe (TLT) indicating its depth, horizontal displacement and angle of inclination of the well, where 5 is a curve reflecting the location of the well in depth and horizontal, 6 are points reflecting the inclination angles of the corresponding elements of the well.

На фигуре 5 представлена модель скважины, характеристики которой указаны на фиг. 4 с указанием глубины, слоев и типа материала, из которого они выполнены.Figure 5 shows a well model, the characteristics of which are shown in FIG. 4 indicating the depth, layers and type of material from which they are made.

Ниже представлены примеры реализации заявленного способа определения параметров закачки СКВ, при которых может быть осуществлен способ повышения нефтеотдачи.Below are examples of the implementation of the claimed method for determining the parameters of the injection of SCW, in which the method of enhanced oil recovery can be implemented.

Получают (задаются) геометрические размеры (длина, диаметр, углы наклона) основной насосно-компрессорной трубы или теплоизолированной лифтовой трубы и цилиндрических обсадных колонн нагнетательной скважины, а также значения теплопроводности используемых материалов (металл, изоляция, цемент) и коэффициент теплового излучения металла и изоляции.Obtain (set) the geometric dimensions (length, diameter, angles of inclination) of the main tubing or heat-insulated lift pipe and cylindrical casing strings of the injection well, as well as the values of the thermal conductivity of the materials used (metal, insulation, cement) and the thermal emissivity of the metal and insulation .

Для окружающей горной породы, расположенной вокруг скважины, вводятся значения следующих параметров: температура породы на поверхности, геотермический градиент, коэффициент теплопроводности и температуропроводности.For the surrounding rock located around the well, the values of the following parameters are entered: rock surface temperature, geothermal gradient, thermal conductivity and thermal diffusivity.

В качестве начальных условий на устье скважины задается массовый расход теплоносителя, время закачки и термодинамические параметры, такие как температура (T₀), давление (Р₀) (для влажного пара, перегретого пара, воды и сверхкритической воды) и сухость пара (х₀) (для влажного пара).As the initial conditions at the wellhead, the mass flow rate of the coolant, injection time and thermodynamic parameters, such as temperature (T ₀ ), pressure (P ₀ ) (for wet steam, superheated steam, water and supercritical water) and steam dryness (х ₀ ) (for wet steam).

По данным о строении скважины, включающим геометрические данные, строится модель нагнетательной скважины, которая разбивается на конечное число элементов N одинаковой длины Δz. Верхняя точка модели (области) (устье нагнетательной скважины) соответствует точке z=0.According to the well structure data, including geometric data, an injection well model is built, which is divided into a finite number of elements N of the same length Δz. The upper point of the model (area) (the mouth of the injection well) corresponds to the point z=0.

На первом этапе в точке z=0 (соответствует устью скважины) для заданных начальных значений (Т₀, P₀) (для воды, перегретого пара и сверхкритической воды) рассчитываются основные термодинамические параметры теплоносителя (удельная энтальпия, динамическая вязкость, плотность) (начальные условия).At the first stage, at the point z=0 (corresponds to the wellhead) for given initial values (T ₀ , P ₀ ) (for water, superheated steam and supercritical water), the main thermodynamic parameters of the coolant (specific enthalpy, dynamic viscosity, density) are calculated (initial conditions).

Для случая двухфазного потока (влажный пар) с использованием заданных начальных условий Т₀ и Р₀, которые достигаются на выходе из парогенератора, рассчитываются термодинамические параметры теплоносителя для газовой и жидкой фазы по отдельности и с использованием уравнений (1)-(4) вычисляются свойства двухфазной смеси (влажного пара).For the case of a two-phase flow (wet steam), using the given initial conditions T ₀ and P ₀ that are achieved at the outlet of the steam generator, the thermodynamic parameters of the coolant for the gas and liquid phases are calculated separately and using equations (1) - (4) the properties are calculated two-phase mixture (wet steam).

где αg - объемная доля пара в потоке, х - сухость пара, ρ_g и ρ_l - плотности газовой и жидкой фаз, μ_m - динамическая вязкость двухфазной смеси, μ_g и μ_l - динамическая вязкость газовой и жидкой фаз, ρ_m - плотность двухфазной смеси, i_m - удельная энтальпия двухфазной смеси, i_g и i_l - удельная энтальпия газовой и жидкой фаз.where αg is the volume fraction of steam in the flow, x is the dryness of the steam, ρ _g and ρ _l are the densities of the gas and liquid phases, μ _m is the dynamic viscosity of the two-phase mixture, μ _g and μ _l are the dynamic viscosity of the gas and liquid phases, ρ _m - density of a two-phase mixture, i _m - specific enthalpy of a two-phase mixture, i _g and i _l - specific enthalpy of the gas and liquid phases.

На каждом вычислительном шаге Δz с помощью условий для Т и Р, представленных в Таблице 1, определяется область на фазовой диаграмме (Фигура 1), которая соответствует фазовому состоянию теплоносителя (где I - вода, II - перегретый пар, III - сверхкритическая вода, IV - насыщенный пар).At each computational step Δz, using the conditions for T and P presented in Table 1, an area is determined on the phase diagram (Figure 1), which corresponds to the phase state of the coolant (where I is water, II is superheated steam, III is supercritical water, IV - saturated steam).

где, Р₂(Т) - давление на границе раздела перегретый пар - "жидко-подобная" сверхкритика, Р₃(Т) - давление на границе раздела "пара-подобная" сверхкритика -"жидко-подобная" сверхкритика, Р₄(Т) давление на кривой насыщения водяного пара.where, P ₂ (T) - pressure at the interface of superheated vapor - "liquid-like" supercritical, P ₃ (T) - pressure at the interface "vapor-like" supercritical - "liquid-like" supercritical, P ₄ (T ) pressure on the water vapor saturation curve.

Затем рассчитывают коэффициент конвективного переноса тепла - α - с помощью уравнений 5-7, коэффициент переноса тепла в затрубном пространстве за счет механизма излучения (h_r) и естественной конвекции (h_c) с помощью уравнений (8) и (9-14), соответственно. После чего с помощью уравнения (15) определяют результирующий (суммарный) коэффициент переноса тепла (U) между потоком в скважине и границей цемент/горная порода, в виде суммы членов, каждый из которых описывает перенос тепла через соответствующий слой скважины в радиальном направлении:Then the coefficient of convective heat transfer - α - is calculated using equations 5-7, the heat transfer coefficient in the annulus due to the mechanism of radiation (h _r ) and natural convection (h _c ) using equations (8) and (9-14), respectively. Then, using equation (15), the resulting (total) heat transfer coefficient (U) between the flow in the well and the cement/rock interface is determined as the sum of terms, each of which describes the heat transfer through the corresponding layer of the well in the radial direction:

, где, Where

α - коэффициент конвективного переноса тепла, Nu - число Нуссельта, λ_sp -коэффициент теплопроводности для однофазного потока при постоянном давлении, d - внутренний диаметр трубы,α is the coefficient of convective heat transfer, Nu is the Nusselt number, λ _sp is the thermal conductivity coefficient for a single-phase flow at constant pressure, d is the inner diameter of the pipe,

где ƒ коэффициент трения, Re - число Рейнольдса, Pr_sp - число Прандтля для однофазного потока при постоянном давлении,where ƒ is the coefficient of friction, Re is the Reynolds number, Pr _sp is the Prandtl number for single-phase flow at constant pressure,

где C_p,sp - удельная теплоемкость для однофазного потока при постоянном давлении, μ_sp - динамическая вязкость для однофазного потока при постоянном давлении.where C _p,sp - specific heat for single-phase flow at constant pressure, μ _sp - dynamic viscosity for single-phase flow at constant pressure.

где σ - коэффициент Стефана-Больцмана, T_ins и T_cas,_i - температура на внешней поверхности изоляции и внутренней поверхности обсадной колонны, и ε_ins и ε_cas,i -коэффициенты излучения внешней поверхности изоляции и внутренней поверхности обсадной колонны, r_ins - внешний радиус изоляции, r_cas,i - внутренний радиус обсадной колонны.where σ is the Stefan-Boltzmann coefficient, T _ins and T _cas , _i is the temperature at the outer surface of the insulation and the inner surface of the casing, and ε _ins and ε _cas,i are the emissivity of the outer surface of the insulation and the inner surface of the casing, r _ins - the outer radius of the insulation, r _cas,i - the inner radius of the casing.

где λ_е,an эффективный коэффициент теплопроводности среды в вертикальном затрубном пространстве,where λ _{e,an is} the effective coefficient of thermal conductivity of the medium in the vertical annulus,

где λ_an - реальный коэффициент теплопроводности среды, Gr - число Грасгофа,where λ _an is the real thermal conductivity of the medium, Gr is the Grashof number,

где g - ускорение свободного падения, β_an - коэффициент объемного расширения, μ_an, ρ_an - динамическая вязкость и плотностью среды в затрубном пространстве,where g - free fall acceleration, β _an - coefficient of volumetric expansion, μ _an , ρ _an - dynamic viscosity and density of the medium in the annulus,

где с_р,an - удельная теплоемкость при постоянном давлении в затрубном пространстве,where с _{р, an} - specific heat capacity at constant pressure in the annulus,

где

- средняя температура в затрубном пространстве,Where

- average temperature in the annulus,

где r₀ - внутренний радиус трубы, λ_tub - коэффициент теплопроводности трубы, r_tub -внешний радиус трубы, λ_ins - коэффициент теплопроводности изоляции, λ_cas -коэффициент теплопроводности обсадной колонны, r_cas,o - внешний радиус обсадной колонны, r_cas,i - внутренний радиус обсадной колонны, λ_cem - коэффициент теплопроводности цементной колонны, r_cem - внешний радиус цементной колонны.where r ₀ is the inner radius of the pipe, λ _tub is the thermal conductivity of the pipe, r _tub is the outer radius of the pipe, λ _ins is the thermal conductivity of the insulation, λ _cas is the thermal conductivity of the casing, r _cas,o is the outer radius of the casing, r _{cas, i} is the inner radius of the casing string, λ _cem is the thermal conductivity of the cement string, r _cem is the outer radius of the cement string.

На каждом вычислительном шаге (длине элемента) Δz, на основе вышеперечисленных уравнений рассчитывают поток тепла q_j от теплоносителя в окружающую горную породу через цилиндрическую систему обсадных колонн (здесь и далее j является переменной расчетного цикла, которая принимает значения от 1 до N).At each computational step (element length) Δz, based on the above equations, heat flow q _j is calculated from the coolant into the surrounding rock through a cylindrical casing system (hereinafter, j is a calculation cycle variable that takes values from 1 to N).

где, T_ƒ и λ_ƒ - температура и коэффициент теплопроводности окружающей горной породы, T_0,ƒ - начальная температура горной породы на поверхности, γ - геотермический градиент, ƒ(t)- функция времени при нестационарном механизме теплопроводности, θ - угол наклона скважины к вертикальной оси направленной вверх, β - коэффициент температуропроводности, t - время закачки, t_D - безразмерное время.where, T _ƒ and λ _ƒ are the temperature and thermal conductivity of the surrounding rock, T _0,ƒ is the initial temperature of the rock on the surface, γ is the geothermal gradient, ƒ(t) is a function of time with a non-stationary heat conduction mechanism, θ is the angle of inclination of the well to the vertical axis directed upwards, β - coefficient of thermal diffusivity, t - injection time, t _D - dimensionless time.

С использованием уравнений (19) и (20) для однофазного потока определяют значения изменения давления

за счет вязкого трения для каждого элемента Δz:Using equations (19) and (20) for a single-phase flow, the pressure change values are determined

due to viscous friction for each element Δz:

где, ƒ коэффициент трения, который для гидравлически гладких труб определяется с помощью существующей корреляционной зависимости (20) от числа Рейнольдса (Re), ρ-плотность потока, υ - скорость потока, d - внутренний диаметр трубы.where, ƒ is the coefficient of friction, which for hydraulically smooth pipes is determined using the existing correlation dependence (20) on the Reynolds number (Re), ρ is the flow density, υ is the flow velocity, d is the inner diameter of the pipe.

Расчет падения давления за счет вязкого трения для двухфазного потока осуществлялся с использованием известных уравнений (Lockhart-Martinelli, 1949) для каждого элемента Δz:The calculation of the pressure drop due to viscous friction for a two-phase flow was carried out using the known equations (Lockhart-Martinelli, 1949) for each element Δz:

где,

- массовый расход, Sρ_g, Sρ_l (S) - площадь поперечного сечения трубы, υ_gs и υ_ls -скорость проскальзывания газовой и жидкой фаз, х - сухость пара, μ_g, μ_l - динамическая вязкость газовой и жидкой фаз, ρ_g, ρ_l - плотность газовой и жидкой фаз. Параметры n, m, C_g, C_l, X, С, ϕ_l, ϕ_g определяются режимом течения газовой и жидкой фаз в скважине (Таблица 2).Where,

- mass flow, Sρ _g , Sρ _l (S) - pipe cross-sectional area, υ _gs and υ _ls - gas and liquid phase slip speed, x - steam dryness, μ _g , μ _l - dynamic viscosity of gas and liquid phases, ρ _g , ρ _l - density of gas and liquid phases. Parameters n, m, C _g , C _l , X, C, ϕ _l , ϕ _g are determined by the flow regime of the gas and liquid phases in the well (Table 2).

Для расчета температуры и давления однофазного потока на каждом следующем вычислительном шаге (j+1) каждого элемента модели скважины решается система дифференциальных уравнений первого порядка с помощью метода конечных разностей:To calculate the temperature and pressure of a single-phase flow, at each next computational step (j + 1) of each element of the well model, a system of first-order differential equations is solved using the finite difference method:

где P_j+1 и T_j+1 - давление и температура однофазного потока на каждом следующем вычислительном шаге (j+1) каждого элемента модели скважины, P_j, T_j - давление и температура однофазного потока на каждом предыдущем элементе модели скважины, Δz - длина элемента модели скважины, ρ_j - плотность однофазного потока, q_j - поток тепла.where P _j+1 and T _j+1 - pressure and temperature of single-phase flow at each next computational step (j+1) of each element of the well model, P _j , T _j - pressure and temperature of single-phase flow at each previous element of the well model, Δz - length of the well model element, ρ _j - single-phase flow density, q _j - heat flux.

Для случая двухфазного потока решается система дифференциальных уравнений где определяется изменение давления, температуры и сухости пара:For the case of a two-phase flow, a system of differential equations is solved where the change in pressure, temperature and steam dryness is determined:

где ρ_m,j - плотность двухфазной смеси,

частная производная температуры поwhere ρ _m,j is the density of the two-phase mixture,

partial derivative of temperature with respect to

давлению на кривой насыщения, i_g, i_l - удельная энтальпия газовой и жидкой фаз, x_j+1, x_j - сухость пара, q_j - поток тепла.pressure on the saturation curve, i _g , i _l - specific enthalpy of gas and liquid phases, x _j+1 , x _j - steam dryness, q _j - heat flux.

Таким образом, для точки модели со значением 0 используют полученные начальные условия, которые достигаются на выходе из парогенератора, затем на основании вышеперечисленных шагов определяют термодинамические параметры теплоносителя (однофазного или двухфазного потока (смеси)), фазовое состояние теплоносителя (таблица 1, фиг. 1) и потери тепла для каждого элемента модели Δz и фиксируют постоянными по всей длине каждого элемента Δz эти значения, затем определяют значения температуры, давления, сухости пара для каждого элемента модели Δz последовательно от устья скважины z=0 к забою скважины z=N, при этом для каждого последующего элемента Δz используют условия, определенные для предыдущего элемента модели.Thus, for the model point with a value of 0, the obtained initial conditions are used, which are achieved at the outlet of the steam generator, then, based on the above steps, the thermodynamic parameters of the coolant (single-phase or two-phase flow (mixture)), the phase state of the coolant are determined (Table 1, Fig. 1 ) and heat loss for each element of the model Δz and fix these values constant along the entire length of each element Δz, then determine the values of temperature, pressure, steam dryness for each element of the model Δz sequentially from the wellhead z=0 to the bottom of the well z=N, at In this case, for each subsequent element Δz, the conditions defined for the previous element of the model are used.

Выходными данными являются полученные массивы значений [х₁, …, x_N], [T₁, …, T_N], [Р₁, …, P_N] для каждого элемента модели скважины и массивы значений для термодинамических свойств теплоносителя (удельная энтальпия, динамическая вязкость, плотность), получаемые с учетом определенных значений температуры и давления, которые достигаются на выходе из парогенератора.The output data are the obtained arrays of values [x ₁ , …, x _N ], [T ₁ , …, T _N ], [P ₁ , …, P _N ] for each element of the well model and arrays of values for the thermodynamic properties of the coolant (specific enthalpy , dynamic viscosity, density), obtained taking into account certain values of temperature and pressure, which are achieved at the outlet of the steam generator.

На основании полученных значений определяют фазовое состояние воды для каждого элемента модели скважины и, соответственно, на забое скважины, исходя из значений температуры и давления фазовых состояний воды и их соответствие области на фазовой диаграмме. Определение значений температуры и давления, которые достигаются на выходе из парогенератора до получения значений температуры, давления и сухости пара на забое скважины может осуществляться до тех пор, пока фазовое состояние теплоносителя на забое скважины будет соответствовать сверхкритическому состоянию воды.Based on the obtained values, the phase state of water is determined for each element of the well model and, accordingly, at the bottom of the well, based on the temperature and pressure values of the phase states of the water and their correspondence to the area on the phase diagram. Determining the values of temperature and pressure that are reached at the outlet of the steam generator before obtaining the values of temperature, pressure and dryness of the steam at the bottom of the well can be carried out as long as the phase state of the coolant at the bottom of the well corresponds to the supercritical state of water.

Далее рассматриваются два примера реализации расчета течения СКВ в скважине: первый пример - расчет параметров для течения СКВ по теплоизолированной трубе НКТ с двумя типами изоляционного материала; второй пример - расчет параметров для течения СКВ в компоновке теплоизолированных лифтовых труб (ТЛТ) с двумя типами изоляционного материала и горизонтальным участком скважины. Пример 1.Next, two examples of the implementation of the calculation of the SCR flow in the well are considered: the first example is the calculation of parameters for the SCR flow along a heat-insulated tubing pipe with two types of insulating material; the second example is the calculation of parameters for the flow of SCR in the layout of heat-insulated lift pipes (TLT) with two types of insulating material and a horizontal section of the well. Example 1

Получают данные о строении скважины для закачки СКВ. А именно геометрические размеры (длина, углы наклона, диаметр) используемых труб, в данном случае - основной насосно-компрессорной трубы (НКТ) и цилиндрических обсадных колонн нагнетательной скважины (Таблицы 3-5).Get data on the structure of the well for injection of SCR. Namely, the geometric dimensions (length, angles, diameter) of the pipes used, in this case, the main tubing (tubing) and cylindrical casing strings of the injection well (Tables 3-5).

Значения теплопроводности используемых материалов (металл, изоляция, цемент, горная порода) и коэффициент теплового излучения металла и изоляции приведены в Таблицах 6-7.The thermal conductivity values of the materials used (metal, insulation, cement, rock) and the thermal emissivity of the metal and insulation are given in Tables 6-7.

Получают начальные условия, которые включают температуру и давление пара, которые достигаются на выходе из парогенератора, сухость пара для влажного пара, массовый расход теплоносителя, время закачки, температура породы на поверхности, геотермический градиент, коэффициент теплопроводности и температуропроводности.Initial conditions are obtained that include steam temperature and pressure that are reached at the outlet of the steam generator, steam dryness for wet steam, coolant mass flow rate, injection time, surface rock temperature, geothermal gradient, thermal conductivity and thermal diffusivity.

В качестве начальных условий на устье скважины, задается массовый расход (4 т/ч) теплоносителя, время закачки (100 дней), температура (Т₀=353.5, 550, 650°С), давление (Р₀=17.2, 40 МПа) (для влажного пара, перегретого пара, воды и сверхкритической воды) и сухость пара (х₀=80%) (для влажного пара).As the initial conditions at the wellhead, the mass flow rate (4 t/h) of the coolant, injection time (100 days), temperature (T ₀ =353.5, 550, 650°C), pressure (P ₀ =17.2, 40 MPa) are set (for wet steam, superheated steam, water and supercritical water) and steam dryness (x ₀ = 80%) (for wet steam).

Для окружающей горной породы, расположенной вокруг скважины, вводятся значения следующих параметров: температура породы на поверхности (T_0,ƒ), геотермический градиент (γ), коэффициент теплопроводности (λ_ƒ) и температуропроводности (β) (Таблица 8).For the surrounding rock located around the well, the values of the following parameters are entered: rock surface temperature (T _0,ƒ ), geothermal gradient (γ), thermal conductivity (λ _ƒ ) and thermal diffusivity (β) (Table 8).

Для определения параметров закачки СКВ, при которых будет достигаться технический результат, использовались различные исходные значения параметров закачки СКВ, которые приведены в Таблице 17.To determine the parameters of the SCR injection, at which the technical result will be achieved, various initial values of the SCR injection parameters were used, which are shown in Table 17.

Для построения модели была рассмотрена типовая конструкция нагнетательной скважины, с диаметрами основных конструкций и интервалами, которая представлена на фигуре 2. На основе типовой конструкции были проведены расчеты с использованием технических решений по теплоизоляции, основанных на минераловатных материалах, и на технических решениях с использованием (теплоизолированных лифтовых труб) ТЛТ труб.To build a model, a typical design of an injection well was considered, with diameters of the main structures and intervals, which is shown in figure 2. Based on a typical design, calculations were carried out using technical solutions for thermal insulation based on mineral wool materials, and technical solutions using (thermal insulated lift pipes) TLT pipes.

Проводят построение модели скважины, включая геометрические параметры (представлена на фигуре 3) и ее разбиение на конечное число элементов одинаковой длины, при этом верхняя точка скважины соответствует точке модели со значением 0, а максимальное значение точки модели соответствует забою скважины. В данном случае число элементов N выбрано длины Δz составило N=30250, Δz=0.1 м). Верхняя точка модели (устье нагнетательной скважины) соответствует точке z=0. Модель скважины представляет собой совокупность данных о конструкции скважины с учетом материалов, из которых изготовлены трубы скважины, с выделением теплоизолированных интервалов.A well model is built, including geometric parameters (shown in figure 3) and its division into a finite number of elements of the same length, while the upper point of the well corresponds to the model point with a value of 0, and the maximum value of the model point corresponds to the bottom of the well. In this case, the number of elements N of the chosen length Δz was N=30250, Δz=0.1 m). The upper point of the model (the mouth of the injection well) corresponds to the point z=0. The well model is a set of data on the design of the well, taking into account the materials from which the well pipes are made, with the allocation of heat-insulated intervals.

Проводят определение термодинамических свойств теплоносителя и потери тепла в начале каждого элемента модели скважины последовательно от устья к забою скважины при использовании в качестве начальных условий на устье скважины температуры и давления пара, которые достигаются на выходе из парогенератора, сухость пара для влажного пара, с учетом температуры на поверхности, геотермического градиента, массового расхода теплоносителя и времени закачки, и фиксация (установление) их постоянными по всей длине каждого элемента модели Δz.The thermodynamic properties of the coolant and heat loss are determined at the beginning of each element of the well model sequentially from the wellhead to the bottom of the well, using as the initial conditions at the wellhead the steam temperature and pressure that are achieved at the outlet of the steam generator, steam dryness for wet steam, taking into account temperature on the surface, geothermal gradient, coolant mass flow rate and injection time, and fixing (setting) them constant along the entire length of each element of the model Δz.

На первом этапе в точке z=0 для заданных начальных значений (Т₀, Р₀) (для воды, перегретого пара и сверхкритической воды) рассчитывают основные параметры теплоносителя (удельная энтальпия, динамическая вязкость, плотность).At the first stage, at the point z=0 for given initial values (T ₀ , P ₀ ) (for water, superheated steam and supercritical water), the main parameters of the coolant (specific enthalpy, dynamic viscosity, density) are calculated.

С использованием приведенных выше уравнений были рассчитаны параметры для каждого элемента модели Δz скважины. При этом были проведены расчеты для различных значений изоляции (0.023 Вт/м*°С).Using the above equations, the parameters for each element of the Δz well model were calculated. At the same time, calculations were carried out for various insulation values (0.023 W/m*°C).

В результате на первом вычислительном шаге для начальных параметров: расход

=10 т/ч, температура Т₀=650°С, давление Р₀=40 МПа и λ_{изоляции}=0.023 Вт/м ⋅ °С были получены значения Т₁=649.995765°С, Р₁=40.000102 Мпа для следующего элемента модели z=0.1 м.As a result, at the first computational step for the initial parameters: flow

=10 t/h, temperature Т ₀ =650°С, pressure Р ₀ =40 MPa and _insulation λ =0.023 W/m ⋅ °С values were obtained Т ₁ =649.995765°С, Р ₁ =40.000102 MPa for the next element of the model z=0.1 m.

Проводят аналогичный расчет для каждого элемента модели скважины с использованием в качестве начальных данных параметры, полученные для предыдущего элемента модели. Пример расчета параметров для трех точек z=0, 0.1 (устье) и z=3025 (забой) представлен в Таблице 9.A similar calculation is carried out for each element of the well model using the parameters obtained for the previous element of the model as initial data. An example of calculating parameters for three points z=0, 0.1 (mouth) and z=3025 (bottom) is presented in Table 9.

Конечный шаг модели нагнетательной скважины представляет собой забой скважины, на котором СКВ должны сохранять свои свойства для обеспечения технического результата.The final step of the injection well model is the bottom hole, where the SCR must retain its properties to ensure the technical result.

Полученные данные о свойствах СКВ на забое представлены в Таблице 17, в том числе для различных значений изоляции.The obtained data on the properties of SCR downhole are presented in Table 17, including for various isolation values.

Пример 2.Example 2

Получают данные о строении скважины для закачки сверхкритической воды (СКВ). А именно задаются геометрические размеры (длина участков, длина по профилю, углы наклона, диаметр) теплоизолированной лифтовой трубы (ТЛТ) и цилиндрических обсадных колонн нагнетательной скважины (Таблицы 10-13). Таблица 10. Длины участков скважины с трубой ТЛТ.Get data on the structure of the well for injection of supercritical water (SCW). Namely, the geometric dimensions (length of sections, length along the profile, angles of inclination, diameter) of the heat-insulated lift pipe (TLT) and cylindrical casing strings of the injection well are set (Tables 10-13). Table 10. Lengths of well sections with TLT pipe.

А также значения теплопроводности используемых материалов (металл, изоляция, цемент) и коэффициент теплового излучения металла и изоляции (Таблицы 14-15).As well as the values of the thermal conductivity of the materials used (metal, insulation, cement) and the thermal radiation coefficient of the metal and insulation (Tables 14-15).

Для окружающей горной породы, расположенной вокруг скважины, вводятся значения следующих параметров: температура породы на поверхности, геотермический градиент, коэффициент теплопроводности и температуропроводности (Таблица 16).For the surrounding rock located around the well, the values of the following parameters are entered: rock surface temperature, geothermal gradient, thermal conductivity and thermal diffusivity (Table 16).

В качестве начальных условий, на устье скважины, задается массовый расход теплоносителя, время закачки и термодинамические параметры такие, как температура (T₀), давление (Р₀) (для влажного пара, перегретого пара, воды и сверхкритической воды) и сухость пара (х₀) (для влажного пара). Для определения параметров закачки СКВ, при которых будет достигаться технический результат, использовались различные исходные значения параметров закачки СКВ:As initial conditions, at the wellhead, the mass flow rate of the coolant, injection time and thermodynamic parameters such as temperature (T ₀ ), pressure (Р ₀ ) (for wet steam, superheated steam, water and supercritical water) and steam dryness ( x ₀ ) (for wet steam). To determine the SCR injection parameters, at which the technical result will be achieved, various initial values of the SCR injection parameters were used:

В качестве начальных условий, на устье скважины, задается массовый расход теплоносителя, время закачки и термодинамические параметры такие, как температура (Т₀=353.5,550,650 С), давление (Р₀=17.2,40 МПа) (для влажного пара, перегретого пара, воды и сверхкритической воды) и сухость пара (х₀=80%) (для влажного пара).As the initial conditions, at the wellhead, the mass flow rate of the coolant, injection time and thermodynamic parameters such as temperature (T ₀ = 353.5.550.650 C), pressure (P ₀ = 17.2.40 MPa) are set (for wet steam, superheated steam , water and supercritical water) and steam dryness (x ₀ \u003d 80%) (for wet steam).

По геометрическим данным скважины, профиль которой приведен на Фигуре 4, строится модель нагнетательной скважины (представлена на Фигуре 5), которая разбивается на конечное число элементов N одинаковой длины Δz (в данном случае N=37000, Δz=0.1 м). Верхняя точка области (устье нагнетательной скважины) соответствует точке z=0.According to the geometric data of the well, the profile of which is shown in Figure 4, an injection well model is built (shown in Figure 5), which is divided into a finite number of elements N of the same length Δz (in this case, N=37000, Δz=0.1 m). The top point of the area (the mouth of the injection well) corresponds to the point z=0.

На первом этапе в точке z=0 для заданных начальных значений (Т₀, Р₀) (для воды, перегретого пара и сверхкритической воды) рассчитывают основные термодинамические параметры теплоносителя (удельная энтальпия, динамическая вязкость, плотность).At the first stage, at the point z=0 for given initial values (T ₀ , P ₀ ) (for water, superheated steam and supercritical water), the main thermodynamic parameters of the coolant (specific enthalpy, dynamic viscosity, density) are calculated.

С использованием приведенных выше уравнений были рассчитаны параметры для каждого элемента модели скважины Δz. При этом были проведены расчеты для различных значений изоляции (0.01 Вт/м*°С и 0.05 Вт/м*°С).Using the above equations, the parameters for each element of the well model Δz were calculated. At the same time, calculations were carried out for various insulation values (0.01 W/m*°C and 0.05 W/m*°C).

В результате на первом вычислительном шаге для начальных параметров

=10 т/ч, Т₀=650°С, Р₀=40 МПа и λ_ins=0.01 Вт/м ⋅ °С были получены значения Т₁=649.998242°С, Р₁=40.000042 МПа, аналогично примеру 1.As a result, at the first computational step for the initial parameters

\u003d 10 t / h, T ₀ \u003d 650 ° C, P ₀ \u003d 40 MPa and λ _ins \u003d 0.01 W / m ⋅ ° C, the values \u200b\u200bof T ₁ \u003d 649.998242 ° C, P ₁ \u003d 40.000042 MPa were obtained, similarly to example 1.

Конечный шаг модели нагнетательной скважины представляет собой забой скважины, на котором СКВ должна сохранять свои свойства для обеспечения технического результата.The final step of the injection well model is the bottom hole, where the SCR must retain its properties to ensure the technical result.

Полученные данные о свойствах СКВ на забое представлены в Таблице 17.The obtained data on the properties of SCR at the bottom are presented in Table 17.

Как видно из данных, приведенных в Таблице 17, технический результат достижение забоя скважины воды в сверхкритическом состоянии, будет достигнут при использовании НКТ при следующих параметрах: 1) температура 550°С, давление 40 МПа, изоляция 0.023 Вт/м*°С; 2) температура 650°С, давление 40 МПа, изоляция 0.023 Вт/м*°С; 3) температура 650°С, давление 40 МПа, изоляция 0.12 Вт/м*°С. А также при использовании ТЛТ при следующих параметрах: 1) температура 550°С, давление 40 МПа, изоляция 0.01 Вт/м*°С; 2) температура 650°С, давление 40 МПа, изоляция 0.01 Вт/м*°С; 3) температура 650°С, давление 40 МПа, изоляция 0.05 Вт/м*°С.As can be seen from the data given in Table 17, the technical result of achieving the bottom hole of supercritical water will be achieved using tubing with the following parameters: 1) temperature 550°C, pressure 40 MPa, insulation 0.023 W/m*°C; 2) temperature 650°С, pressure 40 MPa, insulation 0.023 W/m*°С; 3) temperature 650°С, pressure 40 MPa, insulation 0.12 W/m*°С. And also when using TLT with the following parameters: 1) temperature 550°C, pressure 40 MPa, insulation 0.01 W/m*°C; 2) temperature 650°С, pressure 40 MPa, insulation 0.01 W/m*°С; 3) temperature 650°С, pressure 40 MPa, insulation 0.05 W/m*°С.

Способы, представленные в примерах, могут быть осуществлены с использованием системы для определения параметров закачки СКВ или машиночитаемого носителя.The methods presented in the examples can be carried out using a system for determining the parameters of the injection of SCR or computer-readable media.

Достижение технического результата для способа повышения нефтеотдачи подтверждается сохранением свойств СКВ при определенных условиях согласно заявленному способу параметрах закачки СКВ.The achievement of the technical result for the method of enhanced oil recovery is confirmed by the preservation of the properties of SCR under certain conditions according to the claimed method, the parameters of SCR injection.

Полученные данные подтверждают также, что достижение технического результата будет обеспечиваться не только при высоких значениях температуры и давления, что позволяет использовать в определенных условиях более простое оборудование и сокращать энергозатраты.The data obtained also confirm that the achievement of the technical result will be ensured not only at high temperatures and pressures, which makes it possible to use simpler equipment under certain conditions and reduce energy costs.

Точность численного определения параметров закачки повышается по сравнению с описанными выше способами расчета за счет использования для расчета термодинамических свойств воды высокоточных корреляционных зависимостей IAPWS-97 (стандарт для вычисления термодинамических свойств воды и водяного пара).The accuracy of the numerical determination of injection parameters is increased compared to the above-described calculation methods due to the use of high-precision correlation dependences IAPWS-97 (standard for calculating the thermodynamic properties of water and steam) for calculating the thermodynamic properties of water.

Claims (52)

1. Способ определения параметров для закачки сверхкритической воды, который включает1. A method for determining parameters for injection of supercritical water, which includes - получение данных о строении скважины и тепловых свойств материалов скважины для закачки сверхкритической воды (СКВ);- obtaining data on the structure of the well and the thermal properties of well materials for injection of supercritical water (SCW); - получение начальных условий, которые включают температуру и давление пара, которые достигаются на выходе из парогенератора, сухость пара для влажного пара, массовый расход теплоносителя, время закачки, температуру породы на поверхности, геотермический градиент, коэффициент теплопроводности и температуропроводности;- obtaining initial conditions, which include the temperature and steam pressure that are achieved at the outlet of the steam generator, steam dryness for wet steam, coolant mass flow rate, injection time, surface rock temperature, geothermal gradient, thermal conductivity and thermal diffusivity; - построение модели скважины по полученным данным и начальным условиям и ее разбиение на конечное число элементов, при этом устье скважины соответствует точке модели со значением 0, а максимальное значение точки модели соответствует забою скважины;- construction of a well model according to the obtained data and initial conditions and its division into a finite number of elements, while the wellhead corresponds to the model point with a value of 0, and the maximum value of the model point corresponds to the bottom of the well; - определение термодинамических параметров теплоносителя, фазового состояния теплоносителя и потери тепла для каждого элемента модели скважины последовательно от устья к забою скважины и фиксацию их постоянными по всей длине каждого элемента модели, при этом элементы модели скважины выбирают длиной от 0,1 м до 1 м;- determining the thermodynamic parameters of the coolant, the phase state of the coolant and heat loss for each element of the well model sequentially from the wellhead to the bottom of the well and fixing them constant along the entire length of each element of the model, while the elements of the well model are selected with a length of 0.1 m to 1 m; - определение значений температуры, давления, сухости пара для влажного пара последовательно для каждого элемента модели по полученным термодинамическим параметрам теплоносителя и по данным потерь тепла, при этом для точки модели со значением 0 используют полученные начальные условия, для последующих элементов используют условия, по меньшей мере, значения температуры, давления и сухости пара для влажного пара, определенные для предыдущего элемента модели;- determining the values of temperature, pressure, steam dryness for wet steam sequentially for each element of the model according to the obtained thermodynamic parameters of the coolant and according to heat loss data, while for the model point with a value of 0 the obtained initial conditions are used, for subsequent elements conditions are used, at least , values of temperature, pressure and steam dryness for wet steam determined for the previous element of the model; - повторение предыдущих двух стадий для определенных значений температуры и давления, которые достигаются на выходе из парогенератора до получения значений температуры, давления и сухости пара на забое скважины, при которых фазовое состояние теплоносителя на забое скважины соответствует сверхкритическому состоянию воды.- repetition of the previous two stages for certain values of temperature and pressure, which are achieved at the outlet of the steam generator until the values of temperature, pressure and steam dryness at the bottom of the well are obtained, at which the phase state of the coolant at the bottom of the well corresponds to the supercritical state of water. 2. Способ по п. 1, в котором данные о строении скважины включают тип используемых труб, геометрические размеры используемых труб и цилиндрических обсадных колонн.2. The method of claim. 1, in which data about the structure of the well include the type of pipes used, the geometric dimensions of the used pipes and cylindrical casing strings. 3. Способ по п. 2, в котором геометрические размеры труб и цилиндрических обсадных колонн включают значения длины, диаметра и углов наклона.3. The method according to claim 2, in which the geometric dimensions of pipes and cylindrical casing strings include length, diameter and angles of inclination. 4. Способ по п. 2, в котором используемые трубы представляют собой насосно-компрессорные трубы (НКТ).4. The method of claim 2 wherein the pipes used are tubing. 5. Способ по п. 1, в котором для построения модели скважины включают данные о геометрических размерах скважины с учетом тепловых свойств материалов, из которых изготовлены элементы скважины.5. The method according to claim 1, in which to build a well model, data on the geometric dimensions of the well are included, taking into account the thermal properties of the materials from which the elements of the well are made. 6. Способ по п. 1, в котором термодинамические параметры теплоносителя включают по меньшей мере значения удельной энтальпии, динамической вязкости, плотности.6. The method according to p. 1, in which the thermodynamic parameters of the coolant include at least the values of the specific enthalpy, dynamic viscosity, density. 7. Способ по п. 5, в котором тепловые свойства материалов, из которых изготовлены элементы скважины, включают значения теплопроводности используемых материалов, коэффициента теплового излучения металла и изоляции.7. The method according to claim 5, in which the thermal properties of the materials from which the elements of the well are made include the values of the thermal conductivity of the materials used, the thermal emissivity of the metal and insulation. 8. Способ по п. 1, в котором потерю тепла определяют путем определения коэффициентов конвективного переноса тепла, переноса тепла в затрубном пространстве и естественной конвекции.8. The method of claim. 1, in which the heat loss is determined by determining the coefficients of convective heat transfer, heat transfer in the annulus and natural convection. 9. Способ по п. 8, в котором дополнительно определяют суммарный коэффициент переноса тепла с использованием коэффициентов конвективного переноса тепла, переноса тепла в затрубном пространстве и естественной конвекции.9. The method of claim. 8, which further determines the total heat transfer coefficient using the coefficients of convective heat transfer, heat transfer in the annulus and natural convection. 10. Способ по п. 9, в котором определяют поток тепла от теплоносителя в окружающую горную среду с учетом суммарного коэффициента переноса тепла и количества фаз теплоносителя для каждого элемента.10. The method according to claim 9, in which the heat flow from the coolant into the surrounding mountain environment is determined taking into account the total heat transfer coefficient and the number of coolant phases for each element. 11. Способ по п. 1, в котором давление для каждого элемента модели определяют путем оценки изменения давления за счет вязкого трения.11. The method of claim. 1, in which the pressure for each element of the model is determined by assessing the change in pressure due to viscous friction. 12. Способ повышения нефтеотдачи, который включает закачку в скважину сверхкритической воды при параметрах, которые включают значения температуры и давления, значения которых определены по способу по любому из пп. 1-11.12. A method for enhancing oil recovery, which includes pumping supercritical water into the well at parameters that include temperature and pressure values, the values of which are determined by the method according to any one of paragraphs. 1-11. 13. Система для определения параметров закачки сверхкритической воды, которая содержит по крайней мере один процессор, оперативную память и машиночитаемые инструкции, выполняемые упомянутыми процессорами с использованием оперативной памяти, причем машиночитаемые инструкции содержат шаги способа:13. A system for determining the parameters of supercritical water injection, which contains at least one processor, RAM and machine-readable instructions executed by said processors using RAM, and the machine-readable instructions contain the steps of the method: - получение данных о строении скважины и тепловых свойств материалов скважины для закачки сверхкритической воды (СКВ);- obtaining data on the structure of the well and the thermal properties of well materials for injection of supercritical water (SCW); - получение начальных условий, которые включают температуру и давление пара, которые достигаются на выходе из парогенератора, сухость пара для влажного пара, массовый расход теплоносителя, время закачки, температуру породы на поверхности, геотермический градиент, коэффициент теплопроводности и температуропроводности;- obtaining initial conditions, which include the temperature and steam pressure that are achieved at the outlet of the steam generator, steam dryness for wet steam, coolant mass flow rate, injection time, surface rock temperature, geothermal gradient, thermal conductivity and thermal diffusivity; - построение модели скважины по полученным данным и начальным условиям и ее разбиение на конечное число элементов одинаковой длины, при этом устье скважины соответствует точке модели со значением 0, а максимальное значение точки модели соответствует забою скважины;- construction of a well model according to the obtained data and initial conditions and its division into a finite number of elements of the same length, while the wellhead corresponds to the model point with a value of 0, and the maximum value of the model point corresponds to the bottom of the well; - определение термодинамических параметров теплоносителя, фазового состояния теплоносителя и потери тепла для каждого элемента модели скважины последовательно от устья к забою скважины и фиксация их постоянными по всей длине каждого элемента модели, при этом элементы модели скважины выбирают длиной от 0,1 м до 1 м;- determining the thermodynamic parameters of the coolant, the phase state of the coolant and heat loss for each element of the well model sequentially from the wellhead to the bottom of the well and fixing them constant along the entire length of each element of the model, while the elements of the well model are selected from 0.1 m to 1 m in length; - определение значений температуры, давления, сухости пара для влажного пара последовательно для каждого элемента модели по полученным термодинамическим параметрам теплоносителя и по данным потерь тепла, при этом для точки модели со значением 0 используют полученные начальные условия, для последующих элементов используют условия, по меньшей мере, значения температуры, давления и сухости пара для влажного пара, определенные для предыдущего элемента модели;- determining the values of temperature, pressure, steam dryness for wet steam sequentially for each element of the model according to the obtained thermodynamic parameters of the coolant and according to heat loss data, while for the model point with a value of 0 the obtained initial conditions are used, for subsequent elements conditions are used, at least , values of temperature, pressure and steam dryness for wet steam determined for the previous element of the model; - повторение предыдущих двух стадий для определенных значений температуры и давления, которые достигаются на выходе из парогенератора до получения значений температуры, давления и сухости пара на забое, при которых фазовое состояние теплоносителя на забое скважины соответствует сверхкритическому состоянию воды.- repetition of the previous two stages for certain values of temperature and pressure, which are reached at the outlet of the steam generator until the values of temperature, pressure and dryness of the steam at the bottom are obtained, at which the phase state of the coolant at the bottom of the well corresponds to the supercritical state of water. 14. Система для определения параметров закачки сверхкритической воды по п. 13, в которой данные о строении скважины включают тип используемых труб, геометрические размеры используемых труб и цилиндрических обсадных колонн.14. The system for determining the parameters of injection of supercritical water according to claim 13, in which data on the structure of the well include the type of pipes used, the geometric dimensions of the pipes and cylindrical casing strings used. 15. Система для определения параметров закачки сверхкритической воды по п. 13, в которой геометрические размеры труб и цилиндрических обсадных колонн включают значения длины, диаметра и углов наклона.15. The system for determining the parameters of injection of supercritical water according to claim 13, in which the geometric dimensions of pipes and cylindrical casing strings include length, diameter and angles of inclination. 16. Система для определения параметров закачки сверхкритической воды по п. 14, в которой используемые трубы представляют собой насосно-компрессорные трубы (НКТ).16. The system for determining the parameters of injection of supercritical water according to claim 14, in which the pipes used are tubing pipes (tubing). 17. Система для определения параметров закачки сверхкритической воды по п. 13, в которой для построения модели скважины включают полученные процессором данные о геометрических размерах скважины с учетом тепловых свойств материалов скважины, из которых изготовлены элементы скважины.17. The system for determining the parameters of injection of supercritical water according to claim 13, in which, for building a well model, data on the geometric dimensions of the well obtained by the processor are included, taking into account the thermal properties of the well materials from which the well elements are made. 18. Система для определения параметров закачки сверхкритической воды по п. 13, в которой термодинамические параметры теплоносителя включают по меньшей мере значения удельной энтальпии, динамической вязкости, плотности.18. The system for determining the parameters of injection of supercritical water according to claim 13, in which the thermodynamic parameters of the coolant include at least the values of specific enthalpy, dynamic viscosity, density. 19. Система для определения параметров закачки сверхкритической воды по п. 17, в которой тепловые свойства материалов скважины, из которых изготовлены элементы скважины, включают значения теплопроводности используемых материалов, коэффициента теплового излучения металла и изоляции.19. The system for determining the parameters of injection of supercritical water according to claim 17, in which the thermal properties of the well materials from which the well elements are made include the values of the thermal conductivity of the materials used, the thermal emissivity of the metal and insulation. 20. Система для определения параметров закачки сверхкритической воды по п. 13, в которой процессор определяет потерю тепла путем определения коэффициентов конвективного переноса тепла, переноса тепла в затрубном пространстве и естественной конвекции.20. The system for determining the parameters of injection of supercritical water according to claim 13, in which the processor determines the heat loss by determining the coefficients of convective heat transfer, heat transfer in the annulus and natural convection. 21. Система для определения параметров закачки сверхкритической воды по п. 20, в которой процессор дополнительно определяет суммарный коэффициент переноса тепла с использованием коэффициентов конвективного переноса тепла, переноса тепла в затрубном пространстве и естественной конвекции.21. The system for determining the parameters of injection of supercritical water according to claim 20, in which the processor additionally determines the total heat transfer coefficient using the coefficients of convective heat transfer, heat transfer in the annulus and natural convection. 22. Система для определения параметров закачки сверхкритической воды по п. 21, в которой процессор определяет поток тепла от теплоносителя в окружающую горную среду с учетом суммарного коэффициента переноса тепла и количества фаз теплоносителя для каждого элемента.22. The system for determining the parameters of supercritical water injection according to claim 21, in which the processor determines the heat flow from the coolant into the surrounding mountain environment, taking into account the total heat transfer coefficient and the number of coolant phases for each element. 23. Система для определения параметров закачки сверхкритической воды по п. 13, в которой давление для каждого элемента модели процессор определяет путем расчета изменения давления за счет вязкого трения.23. The system for determining the parameters of injection of supercritical water according to claim 13, in which the processor determines the pressure for each element of the model by calculating the change in pressure due to viscous friction. 24. Машиночитаемый носитель, содержащий инструкции способа, который включает24. A computer-readable medium containing instructions for a method that includes - получение данных о строении скважины и тепловых свойств материалов скважины для закачки сверхкритической воды (СКВ);- obtaining data on the structure of the well and the thermal properties of well materials for injection of supercritical water (SCW); - получение начальных условий, которые включают температуру и давление пара, которые достигаются на выходе из парогенератора, сухость пара для влажного пара, массовый расход теплоносителя, время закачки, температуру породы на поверхности, геотермический градиент, коэффициент теплопроводности и температуропроводности;- obtaining initial conditions, which include the temperature and steam pressure that are achieved at the outlet of the steam generator, steam dryness for wet steam, coolant mass flow rate, injection time, surface rock temperature, geothermal gradient, thermal conductivity and thermal diffusivity; - построение модели скважины по полученным данным и начальным условиям и ее разбиение на конечное число элементов одинаковой длины, при этом устье скважины соответствует точке модели со значением 0, а максимальное значение точки модели соответствует забою скважины;- construction of a well model according to the obtained data and initial conditions and its division into a finite number of elements of the same length, while the wellhead corresponds to the model point with a value of 0, and the maximum value of the model point corresponds to the bottom of the well; - определение термодинамических параметров теплоносителя, фазового состояния теплоносителя и потери тепла для каждого элемента модели скважины последовательно от устья к забою скважины и фиксацию их постоянными по всей длине каждого элемента модели, при этом элементы модели скважины выбирают длиной от 0,1 м до 1 м;- determining the thermodynamic parameters of the coolant, the phase state of the coolant and heat loss for each element of the well model sequentially from the wellhead to the bottom of the well and fixing them constant along the entire length of each element of the model, while the elements of the well model are selected with a length of 0.1 m to 1 m; - определение значений температуры, давления, сухости пара для влажного пара последовательно для каждого элемента модели по полученным термодинамическим параметрам теплоносителя и по данным потерь тепла, при этом для точки со значением О используют полученные начальные условия, для последующих элементов используют условия, по меньшей мере, значения температуры, давления и сухости пара для влажного пара, определенные для предыдущего элемента модели;- determining the values of temperature, pressure, steam dryness for wet steam sequentially for each element of the model according to the obtained thermodynamic parameters of the coolant and according to heat loss data, while for the point with the value of O the obtained initial conditions are used, for subsequent elements conditions are used, at least values of temperature, pressure and steam dryness for wet steam determined for the previous element of the model; - повторение предыдущих двух стадий для определенных значений температуры и давления, которые достигаются на выходе из парогенератора до получения значений температуры, давления и сухости пара на забое, при которых фазовое состояние теплоносителя на забое скважины соответствует сверхкритическому состоянию воды.- repetition of the previous two stages for certain values of temperature and pressure, which are reached at the outlet of the steam generator until the values of temperature, pressure and dryness of the steam at the bottom are obtained, at which the phase state of the coolant at the bottom of the well corresponds to the supercritical state of water. 25. Машиночитаемый носитель по п. 24, в котором данные о строении скважины включают тип используемых труб, геометрические размеры используемых труб и цилиндрических обсадных колонн.25. The computer-readable medium of claim 24, wherein the well structure data includes the type of pipes used, the geometrical dimensions of the pipes and cylindrical casing strings used. 26. Машиночитаемый носитель по п. 25, в котором геометрические размеры труб и цилиндрических обсадных колонн включают значения длины, диаметра и углов наклона.26. The computer-readable medium of claim. 25, in which the geometric dimensions of pipes and cylindrical casing strings include length, diameter, and angles of inclination. 27. Машиночитаемый носитель по п. 25, в котором используемые трубы представляют собой насосно-компрессорные трубы (НКТ).27. The computer-readable medium of claim 25, wherein the pipes used are tubing. 28. Машиночитаемый носитель по п. 24, в котором для построения модели скважины включают полученные процессором данные о геометрических размерах скважины с учетом тепловых свойств материалов скважины, из которых изготовлены элементы скважины.28. A computer-readable medium according to claim 24, in which, for building a well model, data on the geometric dimensions of the well obtained by the processor are included, taking into account the thermal properties of the well materials from which the well elements are made. 29. Машиночитаемый носитель по п. 24, в котором термодинамические параметры теплоносителя включают по меньшей мере значения удельной энтальпии, динамической вязкости, плотности.29. A computer-readable medium according to claim 24, in which the thermodynamic parameters of the coolant include at least the values of specific enthalpy, dynamic viscosity, density. 30. Машиночитаемый носитель по п. 28, в котором тепловые свойства материалов скважины, из которых изготовлены элементы скважины, включают значения теплопроводности используемых материалов, коэффициента теплового излучения металла и изоляции.30. The computer-readable medium of claim 28, wherein the thermal properties of the well materials from which the well elements are made include values of the thermal conductivity of the materials used, the thermal emissivity of the metal, and the insulation. 31. Машиночитаемый носитель по п. 24, в котором процессор определяет потерю тепла путем определения коэффициентов конвективного переноса тепла, переноса тепла в затрубном пространстве и естественной конвекции.31. The computer-readable medium of claim 24, wherein the processor determines heat loss by determining convective heat transfer, annulus heat transfer, and natural convection coefficients. 32. Машиночитаемый носитель по п. 31, в котором процессор дополнительно определяет суммарный коэффициент переноса тепла с использованием коэффициентов конвективного переноса тепла, переноса тепла в затрубном пространстве и естественной конвекции.32. The computer-readable medium of claim 31, wherein the processor further determines the overall heat transfer coefficient using the convective heat transfer, annular heat transfer, and natural convection heat transfer coefficients. 33. Машиночитаемый носитель по п. 32, в котором процессор определяет поток тепла от теплоносителя в окружающую горную среду с учетом суммарного коэффициента переноса тепла и количества фаз теплоносителя для каждого элемента.33. The computer-readable medium according to claim 32, in which the processor determines the heat flow from the coolant to the surrounding mountain environment, taking into account the total heat transfer coefficient and the number of coolant phases for each element. 34. Машиночитаемый носитель по п. 24, в котором давление для каждого элемента модели процессор определяет путем расчета изменения давления за счет вязкого трения.34. The computer readable medium of claim 24, wherein the pressure for each element of the model is determined by the processor by calculating the change in pressure due to viscous friction.

Images