Гидравлический расчет совместной работы пласта и скважины

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Геология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Курсовая работа

по дисциплине: «Подземная гидромеханика»

на тему: «Гидравлический расчет совместной работы пласта и скважины»

Оглавление

Введение

1. Теоретическая часть

2. Расчетно-графическая часть

2.1 Решение задачи в общем виде

2. 2 Расчеты и графики

Заключение

Список литературы

Введение

Подземная гидромеханика является теоретической основой разработки нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений.

Целями данной работы являются:

— закрепить теоретический материал курса «Подземная гидромеханика»;

— выполнить гидродинамический расчет совместной работы пласта и скважины

Постановка задания. В зонально-неоднородном круговом пласте постоянной толщины эксплуатируется гидродинамически совершенная скважина на стационарном режиме. Подъем жидкости осуществляется по насосно-компрессорным трубам при закрытом сверху затрубном пространстве, где жидкость и газ находятся в гидростатическом равновесии. Требуется рассчитать зависимость дебита скважины Q от проницаемости k0 внутренней кольцевой зоны, в центре которой расположена скважина, а также зависимость затрубного давления Pз от проницаемости k0

Исходные данные

СИ

Радиус контура питания

Rk = 1 км

1000 м

Толщина пласта

h = 10 м

10 м

Диаметр насосно-компрессорных труб

d=5 см

0,05 м

Радиус скважины

rc = 100 мм

0,1 м

Шероховатость стенок труб

? = 0,1 мм

0,0001 м

Высота столба газа в затрубном пространстве до начала эксплуатации скважины

hг0 = 130 м

130 м

Проницаемость пласта

k = 200 мД

0,204*10−12 м2

Плотность жидкости

сж = 850 кг/м3

850 кг/м3

Плотность газа при нормальных условиях

сr0 = 1,5 кг/м3

1,5 кг/м3

Вязкость жидкости

мж = 4 спз

0,004Па*с

Устьевое давление

Pу = 5 атм

4,9*105Па

Показания манометра в затрубном пространстве до начала эксплуатации

Pз0 = 50 атм

49*105Па

Глубина скважины

H = 2 км

2000 м

Радиус зоны с проницаемостью к0

r0 = 10 м

10 м

Длина лифта

L = 1,9 км

1900 м

1. Теоретическая часть

Основная формула гидростатики

Распределение давления в газовой части определяется барометрической формулой

Где Pзо и сз0- давление и плотность на поверхности наz2;

hго — высота столба газа.

Уравнение Бернулли для элементарной струйки тока вязкой несжимаемой жидкости при установившемся движении:

Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости:

где z1, z2 — расстояния от плоскости сравнения до центра тяжести;

p1 иp2 — давления в сечениях 1−1 и 2−2 соответственно;

u1, u2 — истинные скорости;

v1,v2 — средние скорости в этих сечениях;

— коэффициенты Кориолиса;

h1−2 — потери напора на участке между выбранными сечениями.

Потери напора определяются по формуле:

где hд — потери напора по длине; hм — потери в местных сопротивлениях.

Потерями напора в местных сопротивлениях при решении задачи можно пренебречь.

Потери по длине определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

где л -коэффициент гидравлического сопротивления; l — длина трубы; d — ее диаметр; v — средняя скорость потока.

Коэффициент гидравлического сопротивления в общем случае является функцией числа Рейнольдса (Re) и относительной шероховатости стенок трубы, численно определяется в зависимости от области сопротивления.

Ламинарный режим (Re< Reкр)

Число Рейнольдса:

Турбулентные режимы:

Зона гидравлически гладких труб

(Reкр< Re< 10)

Формула Блазиуса:

Зона смешанного трения (шероховатых труб)

(10 < Re< 500)

Формула Альтшуля:

Квадратичная зона (вполне шероховатых труб)

(Re > 500)

Формула Шифринсона:

Формула Дюпюи для установившейся фильтрации в однородном пласте:

пласт скважина давление фильтрация

где h — толщина пласта;

pk — давление на контуре питания;

pc — давление на забое скважины;

м — вязкость;

k — проницаемость пласта;

Rk — радиус контура питания;

rc- радиус скважины.

При наличии зональной неоднородности:

где h — толщина пласта;

pk — давление на контуре питания;

pc-давление на забое скважины;

м — вязкость;

ki- проницаемость i-той зоны;

ri-радиус i-той зоны.

2. Расчетно-графическая часть

2.1 Решение задачи в общем виде

До начала эксплуатации давление всюду постоянно: давление на забое скважины равно давлению на контуре питания и определяется суммой давления газа и столба жидкости в затрубном пространстве:

Распределение давления в газовой части определяется барометрической формулой:

Где Pз0 и сз0 — давление и плотность на поверхности наz2;

hго — высота столба газа.

Таким образом, давление на контуре питания:

(1)

После начала эксплуатации:

Уравнение Бернулли для двух сечений НКТ (забой скважины и устье):

Так как режим стационарный, то скоростные напоры одинаковы. Кроме того: Таким образом получаем:

Потери напора определяются по уравнению Дарси-Вейсбаха:

Средняя скорость определяется по формуле:

Тогда уравнение Бернулли примет вид:

Отсюда выразим pc:

(2)

Величина определяется, исходя из значения числа Рейнольдса, так как ;)

Таким образом получается:

. (3)

Дебит скважины определяется по уравнению Дюпюи для зонально-неоднородного пласта:

Выразим k0:

(4)

Полученные данные заносятся в таблицу 1 и строится график зависимости дебита от проницаемости пласта Q=f (k0)

Далее необходимо найти зависимость =f (k0). В затрубном пространстве жидкость и газ покоятся. Давление на забое в текущий момент:

(5)

По уравнению Менделеева-Клапейрона при изотермическом процессе (PV=const):

Отсюда находим высоту столба газа:

(6)

Подставляем выражение (6) для в выражение (5). Получаем квадратное уравнение для:

+(

Дискриминант: D=

Корни уравнения:

Далее необходимо выбрать положительные корни и результаты записать в таблицу 1. Строится зависимость Р3=f (k0)

2.2 Расчеты и графики

Вычисляем давление на контуре питания по формуле (1):

Задаемся произвольными значениями дебита и вычисляем число по формуле (3), затем зная число вычисляем, далее вычисляем pc по формуле (2) и k0 по формуле (4):

Таблица 1

Q, м3/с

Re

л

Pc

k0, м2

k0, мД

Pз, Мпа

0,5

270,70

0,2364

17 153 109

4,37E-15

4,285

2,5632

0,10

541,40

0,1182

17 155 718

8,94E-15

8,764

2,5647

0,15

812,10

0,0788

17 158 327

1,37E-14

13,452

2,5661

0,20

1082,80

0,0591

17 160 936

1,87E-14

18,362

2,5676

0,25

1353,50

0,0473

17 163 545

2,40E-14

23,512

2,5690

0,30

1624,20

0,0394

17 166 154

2,95E-14

28,919

2,5705

0,35

1894,90

0,0338

17 168 762

3,53E-14

34,603

2,5719

0,40

2165,60

0,0296

17 171 371

4,14E-14

40,586

2,5734

0,45

2436,31

0,0514

17 196 479

4,82E-14

47,277

2,5873

0,50

2707,01

0,0501

17 205 789

5,52E-14

54,136

2,5925

0,55

2977,71

0,0489

17 215 824

6,27E-14

61,445

2,5981

0,60

3248,41

0,0479

17 226 568

7,06E-14

69,255

2,6042

0,65

3519,11

0,0469

17 238 006

7,92E-14

77,622

2,6106

0,70

3789,81

0,0461

17 250 123

8,83E-14

86,615

2,6174

0,75

4060,51

0,0453

17 262 907

9,82E-14

96,311

2,6246

0,80

4331,21

0,0445

17 276 348

1,09E-13

106,802

2,6322

0,85

4601,91

0,0439

17 290 433

1,21E-13

118,195

2,6402

0,90

4872,61

0,0433

17 305 154

1,33E-13

130,619

2,6486

0,95

5143,31

0,0427

17 320 502

1,47E-13

144,226

2,6573

0,100

5414,01

0,0421

17 336 468

1,62E-13

159,202

2,6665

По полученным данным строим графики зависимости дебита скважины от проницаемости Q=f (k0) и давления в затрубном пространстве от проницаемости Р3=f (k0)

Заключение

При выполнении курсовой работы были изучены основные законы, определяющие совместную работу пласта и скважины.

Искомыми величинами в данной работе являлись проницаемость внутренней кольцевой зоны и затрубное давление.

Графики зависимости дебита скважины и затрубного давления от проницаемости внутренней кольцевой зоны имеют нелинейный сложный вид, также можно сделать вывод о том, что увеличение проницаемости внутренней кольцевой зоны приводит к увеличению дебита и затрубного давления, однако скорость возрастания дебита и затрубного давления неодинакова при разных значениях проницаемости.

Список литературы

Курбанов А.К., Епишин В. Д. Методические указания к выполнению курсовых работ по курсу «Нефтегазовая и подземная гидромеханика» — М., 2007.

Дмитриев Н.М., Кадет В. В. Введение в подземную гидромеханику — М., 2011.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой