Гидравлический расчет совместной работы пласта и скважины

Целями данной работы являются: закрепить теоретический материал курса Подземная гидромеханика; выполнить гидродинамический расчет совместной работы пласта и скважины Постановка задания.

2014-12-30

176.99 KB

61 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Курсовая работа

по дисциплине: «Подземная гидромеханика»

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


Оглавление

[1]
Введение.

[2] 1 Теоретическая часть.

[3] 2 Расчетно-графическая часть.

[4] 2.1 Решение задачи в общем виде.

[5] 2.2. Расчеты и графики.

[6]
Заключение.

[7] 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

1000м

Толщина пласта

h = 10м

10м

Диаметр насосно-компрессорных труб

d=5 см

0,05м

Радиус скважины

rc = 100мм

0,1 м

Шероховатость стенок труб

∆ = 0,1 мм

0,0001м

Высота столба газа в затрубном пространстве до начала эксплуатации скважины

hг0 = 130м

130м

Проницаемость пласта

k = 200 мД

0,204*10-12 м2

Плотность жидкости

ρж = 850 кг/м3

850 кг/м3

Плотность газа при нормальных условиях

ρr0 = 1,5 кг/м3

1,5 кг/м3

Вязкость жидкости

μж = 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

2000м

Радиус зоны с проницаемостью к0

r0 = 10 м

10 м

Длина лифта

L = 1,9 км

1900м


1 Теоретическая часть.

Основная формула гидростатики:

Распределение давления в газовой части определяется барометрической формулой:

Где Pзо и ρз0- 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 λ –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:

  1.  Зона гидравлически гладких труб

(Reкр<Re< 10 )

Формула Блазиуса:

  1.  Зона смешанного трения (шероховатых труб)  

(10 <Re< 500 )

Формула Альтшуля:

  1.  Квадратичная зона (вполне шероховатых труб)

(Re >500 )

Формула Шифринсона:

Формула Дюпюи для установившейся фильтрации в однородном пласте:

где h – толщина пласта;

pk – давление на контуре питания;

pc – давление на забое скважины;

μ – 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;

μ – 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 ρз0 - 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

Re

λ

Pc

k0, м2

k0, мД

Pз, Мпа

0,00005

270,70

0,2364

17153109

4,37E-15

4,285

2,5632

0,00010

541,40

0,1182

17155718

8,94E-15

8,764

2,5647

0,00015

812,10

0,0788

17158327

1,37E-14

13,452

2,5661

0,00020

1082,80

0,0591

17160936

1,87E-14

18,362

2,5676

0,00025

1353,50

0,0473

17163545

2,40E-14

23,512

2,5690

0,00030

1624,20

0,0394

17166154

2,95E-14

28,919

2,5705

0,00035

1894,90

0,0338

17168762

3,53E-14

34,603

2,5719

0,00040

2165,60

0,0296

17171371

4,14E-14

40,586

2,5734

0,00045

2436,31

0,0514

17196479

4,82E-14

47,277

2,5873

0,00050

2707,01

0,0501

17205789

5,52E-14

54,136

2,5925

0,00055

2977,71

0,0489

17215824

6,27E-14

61,445

2,5981

0,00060

3248,41

0,0479

17226568

7,06E-14

69,255

2,6042

0,00065

3519,11

0,0469

17238006

7,92E-14

77,622

2,6106

0,00070

3789,81

0,0461

17250123

8,83E-14

86,615

2,6174

0,00075

4060,51

0,0453

17262907

9,82E-14

96,311

2,6246

0,00080

4331,21

0,0445

17276348

1,09E-13

106,802

2,6322

0,00085

4601,91

0,0439

17290433

1,21E-13

118,195

2,6402

0,00090

4872,61

0,0433

17305154

1,33E-13

130,619

2,6486

0,00095

5143,31

0,0427

17320502

1,47E-13

144,226

2,6573

0,00100

5414,01

0,0421

17336468

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.

  1.  Курбанов А.К., Епишин В.Д. Методические указания к выполнению курсовых работ по курсу «Нефтегазовая и подземная гидромеханика» - М., 2007.
  2.  Дмитриев Н.М., Кадет В.В. Введение в подземную гидромеханику – М., 2011.
  3.  Конспект лекций по «Подземной гидромеханике»



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
1693. Гидравлический расчет ОСС 103.92 KB
  Система водяного пожаротушения предназначена для тушения пожара или охлаждения судовых конструкций компактными или распыленными струями от ручных или лафетных пожарных стволов.Система водяного пожаротушения должна быть установлена на всех судах
13. Гидравлический расчет газопровода низкого давления по с. Воздвиженье 188 KB
  Расчет диаметров участков газопровода выполнен в соответствии с требованиями разделов «Определение расчетных расходов газа» и «Расчет диаметра газопровода и допустимых потерь давления» приведенных в СП42-101-2003
19519. РАСЧЕТ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА ДЛЯ СКВАЖИНЫ № 96 МЕСТОРОЖДЕНИЯ Одопту-Суша 353.75 KB
  Одно из важнейших условий эффективного использования УЭЦН — это правильный подбор УЭЦН к скважине, то есть выбор для каждой конкретной скважины таких взаимообусловленных типоразмеров насоса, электродвигателя с гидрозащитой, кабеля, трансформатора, подъемных труб из имеющегося парка оборудования, и такой глубины спуска насоса в скважину, которые обеспечат освоение скважины и технологическую норму отбора жидкости (номинального дебита) из нее в установившемся режиме работы системы скважина — УЭЦН при наименьших затратах.
5665. Гидравлический расчет малых водопропускных сооружений на автомобильных дорогах 58.18 KB
  Системы внутреннего водопровода проектируются для подачи воды непосредственно потребителю на хозяйственные, питьевые, противопожарные и производственные нужды. При этом должны быть обеспечены необходимые напоры, расходы воды и режимы водопотребления.
336. Физика пласта 628.72 KB
  Основные содержания курса включают разделы: Физические свойства горных пород – коллекторов нефти и газа и методы их определения; Состав и физические свойства природных газов и нефти; Фазовые состояния углеводородных систем Пластовые воды и их свойства. Физические свойства горных пород – коллекторов нефти и газа. Как известно коллекторы – это пористые и проницаемые горные породы благодаря чему в них возможны движение и накопление подвижных компонентов – флюидов нефти газа воды. Уже из этого определения вытекает что горные породы –...
1777. Расчет показателей работы компаний, оказывающих транспортные сопутствующие услуги 110.47 KB
  Основная задача курсового проекта – системно увязать различных участников транспортного процесса, рассчитать основные показатели работы компании, предлагающей широкий спектр вспомогательных услуг в транспортной отрасли, оформить основные документы на перевозку груза.
5222. Расчет линейных электрических цепей в переходном и стационарном режимах работы 342.07 KB
  Электрические цепи постоянного тока. Электрические цепи при гармоническом воздействии. Определение реакции цепи на произвольное внешнее воздействие. Электрические цепи постоянного тока Полный анализ работы цепи при воздействии источников постоянного напряжения и тока В цепях постоянного тока свойства реактивных элементов меняются.
15591. Расчет экономической эффективности инвестиционных проектов и технико-экономических показателей работы предприятия ОАО «Учалинский ГОК» 88.54 KB
  Автоматизация технологических процессов – высшая ступень получения и использования информации, обеспечивающая достижение поставленных целевых функций, а также облегчающая труд производственных рабочих и, в итоге, повышающая экономическую эффективность производства, производительность труда и снижающая трудоемкость операций. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.
15814. Гидравлический удар и его механизм 97.97 KB
  Практически определить причиной аварии гидравлический удар на 100 невозможно но предупредить его реально. Примером гидравлического удара может быть движение жидкости в простом трубопроводе рис. Движение жидкости в простом трубопроводе При рабочем положении I задвижка полностью открыта и жидкость под действием напора Н движется по трубопроводу со скоростью υ обеспечивая в сечении I–I у задвижки рабочее давление Рраб.
9949. Бурение поисково-разведочной скважины на месторождении каменного угля 595.7 KB
  В работе присутствуют расчеты необходимые для проектирования разведочной скважины и работ на ней а также выбора основного оборудования и инструмента. При выборе конструкции скважины необходимо стремиться к составлению наиболее простых конструкций – одноколонных; следует избегать применения потайных колонн обсадных труб и ступенчатости открытого ствола скважины. Конечный диаметр скважины зависит от минимально допустимых диаметров керна обеспечивающих необходимую достоверность опробования; от размеров геофизической и другой скважинной...
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.