RU179479U1 - Устройство для исследования внутрипластовых окислительных процессов - Google Patents
Устройство для исследования внутрипластовых окислительных процессов Download PDFInfo
- Publication number
- RU179479U1 RU179479U1 RU2017121153U RU2017121153U RU179479U1 RU 179479 U1 RU179479 U1 RU 179479U1 RU 2017121153 U RU2017121153 U RU 2017121153U RU 2017121153 U RU2017121153 U RU 2017121153U RU 179479 U1 RU179479 U1 RU 179479U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- model
- heating
- oxidation processes
- heating elements
- Prior art date
Links
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 230000001447 compensatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 1
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/243—Combustion in situ
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K17/00—Measuring quantity of heat
- G01K17/06—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device
- G01K17/08—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована для физического моделирования процессов внутрипластового окисления в лабораторных условиях при различных температурах и давлениях.Задача полезной модели - повышение точности измерений при физическом моделировании внутрипластовых окислительных процессов в различных пористых средах за счет измерения температуры вдоль оси модели и обеспечение соответствия температуры внешнего нагрева и внутренней температуры.Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в известной полезной модели устройство для инициации процессов окисления заменяется одним из секционных электронагревателей нагревателей, позволяющих обеспечивать контролируемый искусственный нагрев зоны поджига. Уменьшены диаметр трубы и ширина нагревательных элементов с одновременным увеличением их количества, из соотношения ширина нагревательного элемента равна внутреннему диаметру трубы, что позволяет максимально снизить нагрев перед фронтом горения. При этом внутренний диаметр трубы уменьшился от 110 мм до 47 и 98 мм, т.е. в 2,3 и 1,1 раза. Центральный ствол для подвижной термопары заменен стволом с комплексом стационарных термопар, распределенных по всей длине трубы, обеспечивая более точный и одновременный контроль температур. Между нагревательными элементами на расстоянии дополнительно установлены радиаторы пассивно-активного охлаждения, условно делящие модель на равные зоны, для исключения перетоков тепла по металлу.Устройство обеспечивает повышение точности измерений, снижение их трудоемкости и идентичность условий последующих испытаний по сравнению с прототипом.
Description
Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована для физического моделирования процессов внутрипластового окисления в лабораторных условиях при различных температурах и давлениях.
Известно устройство, которое используется для исследования внутрипластовых окислительных процессов в условиях приближенным к адиабатическим (SPE-141117-PA). Устройство представляет собой трубу с фланцами на концах изготовленную из нержавеющей стали (марка 316), длина 1000 мм, внутренний диаметр 75 мм, толщина стенки трубы 1,3 мм. Фланцы закрываются крышками, в которых размещены технические разъемы. По длине наружной стенки расположен теплоизоляционный материал Fiberfrax. Вдоль оси устройства проходит тонкостенная трубка для установки подвижной термопары. Предельное максимальное давление 1,4 МПа.
Однако существующее устройство недостаточно эффективно для исследований при давлениях сопоставимых с пластовыми, так как максимально допустимое давление составляет 1,4 МПа. У устройства отсутствуют нагревательные элементы для компенсации потерь тепла рассеиванием от стенок. Также не решена проблема перетока тепла от фронта окисления к стенке трубы и дальнейший чрезмерный нагрев области перед фронтом окисления от стенки трубы. Кроме того, данное устройство не обеспечивает высокой точности измерений, поскольку подвижная термопара движется одновременно с фронтом или по заданному алгоритму и не предусматривает фиксированного расположения термопар, для фиксации температуры по всей длине трубы во времени.
Частично устраняет недостатки аналога применение устройства двухтрубной системы. Известно, например, устройство, которое используется для изучения механизма «влажного» и обычного процесса внутрипластового горения (окисления) (Экспериментальное исследование влияния величины водо-воздушного отношения на параметры процесса внутрипластового горения / А.А. Боксерман, С.А. Жданов, А.А. Кочешков, В.В. Полковников // Сб. науч. тр. / ВНИИ. - 1973. - Вып. 47: Исследования в области разработки нефтяных месторождений и гидродинамики пласта. - С. 236-246.).
Устройство представляет собой две трубы, вставленные одна в другую с фланцами изготовленные из нержавеющей стали, длина внешней толстостенной трубы составляет 1400 мм, внутренний диаметр 170 мм, длина внутренней тонкостенной трубы составляет 1500 мм, внутренний диаметр 82 мм, толщина стенки внутренней трубы 0,8 мм. Один из фланцев на конце внутренней трубы закрывается крышкой фланца с различными техническими разъемами, к внутренней трубе приварен фланец, являющийся крышкой для фланца толстостенной трубы. Также на стенке внешней трубы расположены технические разъемы. Фланец на втором конце толстостенной трубы закрывается крышкой, которая имеет технический разъем и уплотняет внутреннюю и внешнюю трубу. Межтрубное пространство заполняется теплоизоляционным материалом - вермикулитом. Вдоль оси устройства располагается тонкостенная трубка для установки подвижной термопары. Кроме подвижной термопары имеется ряд стационарных термопар устанавливаемых на внешней поверхности тонкостенной трубы. На часть тонкостенной трубы, выступающей из крышки фланца, устанавливается дополнительный фланец и нагревательный элемент, отвечающий за инициацию процессов окисления.
Недостаток приведенного устройства заключается в трудоемкости испытаний, поскольку требуется частая замена тонкостенной трубы из-за ее прогорания. Также ее толщина не предусматривает плотной компоновки исследуемой пористой структуры (песок, измельченный керн и т.д.). У устройства отсутствуют нагревательные элементы для компенсации потерь тепла рассеиванием от стенок. Кроме того, данное устройство не обеспечивает высокой точности измерений, поскольку стационарные термопары, устанавливаемые на внешней поверхности тонкостенной трубы, фиксируют показания с высокой погрешностью из-за рассеивания тепла стенками.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство, используемое для изучения механизма «влажного» и обычного процесса внутрипластового горения (окисления) и определения их основных характеристик (Экспериментальное исследование процесса извлечения нефти с помощью внутрипластового горения / А.А. Боксерман, С.А. Жданов, А.А. Кочешков, В.В. Полковников // Науч. - техн. сб. по добыче нефти / ВНИИ. - 1971. - Вып. 41. - С. 75-83.). Устройство представляет собой трубу с фланцами на концах изготовленную из нержавеющей стали, длина 1500 мм и внутренним диаметром 110 мм. Фланцы закрываются крышками фланцев с различными техническими разъемами. На одной из крышек фланцев расположено устройство для инициации процессов окисления, представляющее собой электрический нагревательный элемент мощностью 500 Вт. По наружной стенке трубы расположено 5 секционных электрических нагревателей и слоем листового асбеста. Вдоль оси устройства проходит тонкостенная трубка диаметром 6 мм для установки подвижной термопары.
Принимаем описанное устройство за прототип.
Недостатки прототипа состоят в следующем.
1. Наличие слишком широких, на порядок шире фронта окисления нагревателей, так как компенсационный нагрев, помимо компенсации потерь тепла, будет также нагревать зону впереди фронта горения.
2. Наличие перетока тепла от фронта окисления к стенке трубы и дальнейший чрезмерный нагрев области перед фронтом окисления от стенки трубы.
3. Ограниченная точность измерений, поскольку подвижная термопара отслеживает температуру в одной конкретной точке, в соответствии с заданным алгоритмом движения термопары, в отличие от группы фиксированных термопар, позволяющих фиксировать температуру по всей длине трубы одновременно.
Задача полезной модели - повышение точности измерений при физическом моделировании внутрипластовых окислительных процессов в различных пористых средах за счет измерения температуры вдоль оси модели и обеспечение соответствия температуры внешнего нагрева и внутренней температуры.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в известной полезной модели устройство для инициации процессов окисления заменяется одним из секционных электронагревателей нагревателей, позволяющим обеспечивать контролируемый искусственный нагрев зоны поджига. Уменьшены диаметр трубы и ширина нагревательных элементов с одновременным увеличением их количества, из соотношения ширина нагревательного элемента равна внутреннему диаметру трубы, что позволяет максимально снизить нагрев перед фронтом горения. При этом внутренний диаметр тубы уменьшился от 110 мм до 47 и 98 мм, т.е. в 2,3 и 1,1 раза. Центральный ствол для подвижной термопары заменен стволом с комплексом стационарных термопар, распределенных по всей длине трубы, обеспечивая более точный и одновременный контроль температур. Между нагревательными элементами на расстоянии дополнительно установлены радиаторы пассивно-активного охлаждения, условно делящие модель на равные зоны, для исключения перетоков тепла по металлу.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где:
На фиг.приведена схема устройства для исследования внутрипластовых окислительных процессов. Устройство включает внешние кольцевые электронагреватели (14 шт.) 1, измерительные термопары (28 шт.) 2, труба для термопар 3, радиаторы охлаждения пассивно/активные (13 шт.) 4, теплоизоляция 5, фланцы сборные 6 и 7, труба (с внутренним диаметром 78 мм и толщиной стенки 8 мм) 8, ввод и вывод агентов 9 и 10 соответственно, электронный контроллер 11.
Пример работы устройства.
Основой устройства (Фиг. 2) является камера для проведения исследований с помещенной в нее пористой структурой (песок, дробленый керн, куски керна и т.д.) состоящая из трубы 8 длиной от 1 до 2,5 м, внутренним диаметром от 47 до 98 мм, толщина стенки трубы 5-8 мм, с нанесенной на внутренние стенки искусственной шероховатостью, и сборных фланцев 6, 7 изготовленных из стали 12Х18Н10Т. На фланце 6 расположено 3 разъема для ввода различных агентов и один разъем под трубу для стационарных термопар 3, расположенный в центре, на фланце 7 по центру расположен вывод для всех агентов. Снаружи камеры устанавливаются внешние кольцевые электронагреватели (14-19 шт.) 1 и пассивно-активные радиаторы охлаждения (13-18 шт.) 4, между стенкой трубы и электронагревателя устанавливаются измерительные термопары. Радиаторы охлаждения условно делят камеру на от 14 до 19 равных зон. По центру каждой секции зафиксирована измерительная термопара, расположенная в трубе для термопар. Термопары и электронагреватели подключаются к электронному контроллеру 11. Закачка рабочих агентов (вода, газ, нефть и т.д.) осуществляется через разъемы на фланце 6. Максимальное допустимое давление составляет 12 МПа. Контроллером 11 задается температура нагрева каждого электронагревателя (диапазон рабочих температур от 0 до 700°С). В процессе закачки рабочего агента изменение температур фиксируется термопарами, расположенными в стволе 3.
Преимущества заявленного устройства перед прототипом состоят в следующем:
1. Уменьшение размеров и увеличение количества нагревательных элементов позволяет добиться большей точности и эффективности контроля температуры;
2. Наличие радиаторов пассивно-активного охлаждения позволяет минимизировать переток тепла по металлу между зонами;
3. Наличие комплекса термопар, равномерно распределенных по оси модели, позволяет получать более точные зависимости изменения температур по длине модели от времени.
Таким образом, заявленное устройство обеспечивает повышение точности измерений, снижение их трудоемкости и идентичность условий последующих испытаний по сравнению с прототипом.
Claims (1)
- Устройство для исследования внутрипластовых окислительных процессов, включающее трубу с фланцами на концах, изготовленную из нержавеющей стали, в которой фланцы закрываются крышками фланцев с различными техническими разъемами, по наружной стенке трубы расположены секционные электрические нагреватели, вдоль оси проходит тонкостенная трубка для установки подвижной термопары, отличающееся тем, что оно включает нагревательные элементы шириной, равной внутреннему диаметру трубы, в количестве от 14 до 19 штук, центральный ствол с комплексом стационарных термопар, распределенных по всей длине трубы, и радиаторы пассивно-активного охлаждения, расположенные между нагревательными элементами и условно делящие модель на 14-19 равных зон, причем диаметр трубы составляет от 47 до 98 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121153U RU179479U1 (ru) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | Устройство для исследования внутрипластовых окислительных процессов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121153U RU179479U1 (ru) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | Устройство для исследования внутрипластовых окислительных процессов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU179479U1 true RU179479U1 (ru) | 2018-05-16 |
Family
ID=62151903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017121153U RU179479U1 (ru) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | Устройство для исследования внутрипластовых окислительных процессов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU179479U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190199U1 (ru) * | 2018-12-13 | 2019-06-24 | Акционерное общество "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт имени академика А.П. Крылова" (АО "ВНИИнефть") | Устройство для исследования внутрипластовых окислительных процессов при линейном повышении температуры |
| CN110295877A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-10-01 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种一维火驱燃烧管实验装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU678345A2 (ru) * | 1977-11-09 | 1979-08-05 | Предприятие П/Я А-3513 | Устройство дл измерени тепловых потоков |
| WO1996004200A1 (en) * | 1994-08-02 | 1996-02-15 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Process for the catalytic partial oxidation of hydrocarbons |
| RU2078611C1 (ru) * | 1994-06-20 | 1997-05-10 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Проточно-циркуляционный микрореактор |
-
2017
- 2017-06-16 RU RU2017121153U patent/RU179479U1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU678345A2 (ru) * | 1977-11-09 | 1979-08-05 | Предприятие П/Я А-3513 | Устройство дл измерени тепловых потоков |
| RU2078611C1 (ru) * | 1994-06-20 | 1997-05-10 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Проточно-циркуляционный микрореактор |
| WO1996004200A1 (en) * | 1994-08-02 | 1996-02-15 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Process for the catalytic partial oxidation of hydrocarbons |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| БОКСЕРМАН А. А. и др. Экспериментальное исследование влияния величины водо-воздушного отношения на параметры процесса внутрипластового горения. Сборник научных трудов. ВНИИ., 1973. Вып. 47. C. 236-246.. * |
| БОКСЕРМАН А. А. и др. Экспериментальное исследование процесса извлечения нефти с помощью внутрипластового горения. "Науч.-техн. сборник. по добыче нефти", ВНИИ., 1971. Вып. 41. C. 75- 83. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190199U1 (ru) * | 2018-12-13 | 2019-06-24 | Акционерное общество "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт имени академика А.П. Крылова" (АО "ВНИИнефть") | Устройство для исследования внутрипластовых окислительных процессов при линейном повышении температуры |
| CN110295877A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-10-01 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种一维火驱燃烧管实验装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Salomoni et al. | Thermal storage of sensible heat using concrete modules in solar power plants | |
| RU179479U1 (ru) | Устройство для исследования внутрипластовых окислительных процессов | |
| Hua et al. | Experimental study on the heat transfer characteristics of subcooled flow boiling with cast iron heating surface | |
| CN110470161B (zh) | 一种液态金属高温脉动热管及测试方法 | |
| CN111141400B (zh) | 核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法 | |
| CN111157221A (zh) | 一种低压临界热流密度实验系统及实验方法 | |
| CN103728340B (zh) | 一种适用于流动型高温高压流体导热系数测定的方法及实验装置 | |
| Fernández-Torrijos et al. | Experimental and numerical study of the heat transfer process during the startup of molten salt tower receivers | |
| Gerken et al. | Heat transfer enhancement with gas-to-gas micro heat exchangers | |
| CN105301041A (zh) | 一种电容式火炸药热膨胀体积测量系统 | |
| CN115326873A (zh) | 基于dbd放电装置的圆管表面自然对流换热系数测试分析评价方法 | |
| Berbish et al. | Heat transfer and friction factor of turbulent flow through a horizontal semi-circular duct | |
| CN116256390B (zh) | 变热物性参数条件下圆筒内气流强制对流换热参数实验测试方法 | |
| RU190199U1 (ru) | Устройство для исследования внутрипластовых окислительных процессов при линейном повышении температуры | |
| RU155834U1 (ru) | Устройство для измерения коэффициента теплопроводности тонких керамических покрытий | |
| RU2587524C1 (ru) | Установка для определения коэффициента теплопроводности и ресурсных характеристик теплозащитных покрытий | |
| CN106225943B (zh) | 一种基于瞬态传热理论测量高温石英熔融炉温度的装置及方法 | |
| CN110988023A (zh) | 一种吸热型燃料热沉的测试方法 | |
| de Mello et al. | Heat transfer, pressure drop and structural analysis of a finned plate ceramic heat exchanger | |
| RU2657319C1 (ru) | Способ экспериментального определения неравномерности полей температур газового потока теплоизолированного трубопровода высокого давления и датчик температуры | |
| CN208526556U (zh) | 金刚石压机 | |
| Gorskaya et al. | Heat exchangers with spring-twisted heat-exchange elements made of wire with sections of various geometries | |
| RU2564377C1 (ru) | Система для исследования высокотемпературных отложений | |
| JPS60108302A (ja) | 再結合器 | |
| SU562638A1 (ru) | Стенд дл испытани скважинных электронагревателей |