Гидравлический расчет совместной работы пласта и скважины

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

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

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

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.

Размещено на Allbest.ru