При прямоточном внутрипластовом горении

Схема распределения характерных зон и температуры

Сухое прямоточное горение

Лабораторные опыты по внутрипластовому горению по­казывают, что в пласте существуют несколько, резко отли­чающихся друг от друга переходных зон. При сухом прямо­точном горении в пласте можно выделить пять характерных зон, нумерацию которых удобно приводить в направлении движения фронта горения.

Зона 1. В этой области пласта фронт горения уже про­шел, она состоит практически из сухой породы без нефти. В порах фильтруется окислитель. Температура в ней достаточно высокая, плавно увеличивается в направлении вытесне­ния. По мере фильтрации по этой зоне происходит нагрева­ние закачиваемого окислителя за счет контакта с нагретым коллектором.

Зона 2 - это зона горения. В ней происходят высокотем­пературные окислительные процессы, т.е. горение остаточ­ного коксоподобного топлива. Температура в этой зоне дос­тигает своего максимального значения, равного температуре горения, которая обычно составляет 350 – 600⁰ С. В резуль­тате реакции горения образуется углекислый газ, двуокись углерода и вода.

Зона 3 представляет собой зону образования остаточного топлива. В ней под действием высокой температуры проис­ходит крекинг и пиролиз фракций нефти, которые не были вытеснены к этому времени, с образованием жидких и газо­образных продуктов с последующим растворением в нефти впереди фронта горения. Из тяжелых остатков, в результате сложных термохимических реакций образуется коксоподобное вещество, которое служит топливом для поддержания процесса внутрипластового горения, а газообразные и жид­кие углеводороды потоком газов горения и пара, образован­ного из реакционной воды, вытесняются в направлении фильтрации.

В зоне 4 происходит испарение воды, содержащейся в пласте в свободном и в связанном состоянии, а также раз­гонка легких фракций нефти, которые вытесняются в зону 5 горячей воды. В начале зоны горячей воды происходит кон­денсация паров воды и углеводородных газов, образованных в зоне 4.

При сухом горении ввиду малой теплоемкости закачи­ваемого окислителя, основная доля выделившегося тепла ос­тается позади фронта горения и не участвует в процессе вы­теснения нефти. Впереди фронта горения температура пласта довольно резко снижается вплоть до пластовой температуры, так как переброшенное потоками газа тепло расходуется на нагрева­ние породы и содержащейся нефти. А позади фронта, наобо­рот, из-за рассеивания тепла в окружающий пласт породы наблюдается плавное её снижение. Поэтому размер прогре­той области впереди фронта существенно меньше, чем поза­ди фронта.

Для повышения эффективности процесса необходимо увеличить переброску тепла из зоны горения в зоны вытес­нения. Этого можно добиться за счет повышения теплоемко­сти закачиваемого агента.