Истечение жидкости через насадки и отверстия

Для того чтобы определить число Рейнольдса, сначала необходимо определить скорость движения жидкости по трубе по формуле (2.10)[5]: (2.10)где Qб -суммарный суточный дебит, м3/с ;ω -площадь поперечного сечения НКТ, м2Скорость движения жидкости по трубе будет определена, если будет известна площадь поперечного сечения НКТ, которая может быть определена по формуле (2.11)[5]: ,(2.11)где π -число Пи — 3,14 159;d -внутренний диаметр насосно-компрессорных труб (НКТ), мРасчет числа Рейнольдса.

Выполним расчеты, когда к батарее подключена одна скважина, т. е. при n=1.Определим площадь поперечного сечения НКТ по формуле (2.11), Далее определим среднюю скорость фильтрации по формуле (2.10):Определим число Рейнольдса по формуле (2.9):Выполним расчеты, когда к батарее подключены две скважины, т. е. при n=2.Определим среднюю скорость фильтрации по формуле (2.10):Определим число Рейнольдса по формуле (2.9):Выполним расчеты, когда к батарее подключены три скважины, т. е. при n=3.Определим среднюю скорость фильтрации по формуле (2.10):Определим число Рейнольдса по формуле (2.9):Выполним расчеты, когда к батарее подключены четыре скважины, т. е. при n=4.Определим среднюю скорость фильтрации по формуле (2.10):Определим число Рейнольдса по формуле (2.9):Выполним расчеты, когда к батарее подключены пять скважин, т. е. при n=5.Определим среднюю скорость фильтрации по формуле (2.10):Определим число Рейнольдса по формуле (2.9):Аналогично выполним расчеты забойного давления скважины при n=6,7,…15.Для расчетов используем электронную таблицу MS Excel. Результаты расчета сведем в таблицу 2.

5. Определение коэффициента Дарси (λ)Коэффициент Дарси следует определить для условий ламинарного и турбулентного режимов фильтрации течения жидкости по стволу скважин, входящих в кольцевую батарею [4, 6]. Смена режима движения жидкости наступает при критическом значении числа Рейнольдса равном Reкр = 2320 [4, 6]. При значении числа Рейнольдса меньше 2320 наблюдается ламинарный режим течения жидкости [4, 6]. При значении числа Рейнольдса больше или равным 2320 наблюдаются вначале переходный режим (при значениях близких к 2320), а затем турбулентный режим движения жидкости [4, 6]. В зависимости от числа Рейнольдса выбираются формулы для расчета коэффициента Дарси (таблица 2.6) [4, 6]. Таблица 2.6 — Формулы для расчета коэффициента Дарси в зависимости от числа Рейнольдса.

Формула для числа Рейнольдса.

Расчет числа Рейнольдса.

Формула для коэффициента Дарси.

Ламинарный режимRe < 2320λтр= 64/ReТурбулентный режимReкр < Re < 20d/Δ2 320 < Re < 7 263,15Формула.

Блазиуса20d/Δ < Re < 500d/Δ7 263,15 < Re < 181 575Формула АльтшуляRe>500d/ΔRe> 181 575Примечание к таблице 2.

6. d — внутренний диаметр НКТ, м; - эквивалентная шероховатость НКТ, м. Таблица 2.5 — Результаты расчетов третьего задания.

Кол-во скв, nQбw, живое сечениеv, скорость движения жидкости.

Параметр ReКоэффи-циент.

Дарси λтр

Местные потери.

Потери по длинеобщие суммарные потери.

Забойное давление скв., штм3/см2м3/сммм.

Па10,1 890 000,0037370,505 753 286 089,16630,35 820,006518511,7 037 555 411,710274014048597,7120,945 000,0037370,252 876 643 044,58310,42 590,00162963,4 789 429 673,480572613979570,6830,630 000,0037370,168 584 432 029,72210,31 530,00072431,1 447 233 661,145447613959984,740,472 500,0037370,126 438 321 522,29160,42 040,00040740,8 585 425 250,858949913957581,6950,378 000,0037370,101 150 661 217,83330,52 550,00026070,686 834 020,687094813956140,2460,315 000,0037370,84 292 211 014,8610,63 060,00018110,5 723 616 830,572542813955179,4370,270 000,0037370,7 225 047 869,880890,73 570,00013300,4 905 957 280,490728813954493,2180,236 250,0037370,6 321 916 761,145780,84 080,00010190,4 292 712 620,429373113953978,5990,210 000,0037370,5 619 481 676,574030,94 590,00008050,3 815 744 550,381654913953578,35 100,000189000,37 370,05057533608,916 630,105100,6 520,343417010,343 482 213 953 258,17110,171 820,0037370,4 597 757 553,560570,115 620,00005390,3 121 972 820,312251213952996,22 120,000157500,37 370,04214611507,430 520,126130,4 530,2861808420,286 226 113 952 777,94130,145 380,0037370,3 890 410 468,39740,136 640,00003860,2 641 669 310,264205513952593,24 140,000135000,37 370,03612523434,940 450,147150,3 330,2452978640,245 331 113 952 434,93150,126 000,0037370,3 371 689 405,944420,157 660,00002900,2 289 446 730,228973613952297,73 В рассматриваемой задаче максимальное число РейнольдсаRe = 6089,73. Оно попадает в диапазон 2 320 < Re < 7 263,15, в котором расчет ведется по формуле Блазиуса (для n = 1 и n = 2) [4, 6]. Для n = 1: Для n = 2: Для n = 3, 4, 5, … 15 — ламинарный режим течения, следовательно, расчет ведем по формуле λтр= 64/Re.Для n = 3:λтр= 64/Re = 64 / 2029,91 = 0,3 153.

Для n = 4:λтр= 64/Re = 64 / 1522,43 = 0,4 204.

Для n = 5:λтр= 64/Re = 64 / 1217 = 0,5 259.

Аналогично выполним расчеты забойного давления скважины при n=6,7,…15.Для расчетов используем электронную таблицу MS Excel. Результаты расчета сведем в таблицу 2.

5. Определение местных потерь, потерь напора на трение, забойных давлений.

Определение местных потерь и потерь напора на трение в гидравлических сопротивлениях из соотношения (1.14) [4, 6]: (2.12) где Σhп -общие потери напора в гидравлических сопротивлениях, м;Σhм -местные потери напора, включающие потери на фильтр, м;hl+lэкв-потери на трение по длине, мМестные потери напора (Σhм) определяем по формуле Вейсбаха (2.13)[4, 6]:, (2.13)где ξм=0,5- коэффициент местных сопротивлений, доли ед.;ν - скорость фильтрации, м/с;g -ускорение свободного падения, равно 9,81 м/с2.Решение.

При n=1, При n=2, Аналогично выполняем расчеты местных потерь при n=3,4,…

15.Для расчетов используем электронную таблицу MS Excel. Результаты расчета сведем в таблицу 2.

5. Потери на трение по длине определяем по формуле Вейсбаха-Дарси (2.14) [4, 6]:, (2.14)где λтр -коэффициент Дарси для переходной зоны турбулентного движения, д.ед.

Н1-глубина добывающей скважины, мlэкв-эквивалентная длина местных сопротивлений НКТ (12% от Н1)ν-средняя скорость жидкости по трубе, м/сd-внутренний диаметр НКТ, мg-ускорение свободного падения, м/с2Решение:

При n=1, Аналогично выполняем расчеты при n=2,3…

15.Для расчетов используем электронную таблицу MS Excel. Результаты расчета сведем в таблицу 2.

5. Теперь найдем общие потери напора, просуммируем потери на трение по длине и местные потери, получим:

При n=1: (2.15) Аналогично выполняем расчеты при n=2,3…

15.Для расчетов используем электронную таблицу MS Excel. Результаты расчетов местных и общих потерь напора заносим в таблицу 2.

5.Зная все расчетные величины параметров найдем забойное давление по формуле (2.16)[4, 6]: (2.16)где ρ -плотность нефти в стволе скважины, кг/м3Н1-глубина добывающей скважины, мg-ускорение свободного падения, м/с2Σhn-суммарные потери на трение по длине трубы и местные потери, мPм (э)-избыточное давление на устье эксплуатационной скважины, ПаРешение:

При n = 1: ПаВыполним расчеты давления на забое аналогично для n=2,3,4,…

15. Для расчетов используем электронную таблицу MS Excel. Результаты расчетов занесем в таблицу 1.

7.Построение графика зависимости забойного давления в скважинах от количества скважин в батарее при движении нефти в НКТПостроим график зависимости распределения забойного давления по стволу скважины Рс =f (n) по значениям Рс при n = 1, n = 2, n = 3, … n = 15 и количеству скважин в батарее при движении жидкости по стволу скважины в насосно-компрессорных трубах (НКТ) (рис.

2.3)[4, 6]. Проанализировав график [4, 6], изображенный на рис. 2.3, можно сделать вывод о том, что данные точки графика зависимости забойного давления от количества скважин можно аппроксимировать полиномом шестой степени (2.17) с точностью R=0,998[4, 6]. y = 0,978×6 — 53,174×5 + 1151,3×4 — 12 619×3 + 73 347×2 — 21 3655x + 1107(2.17)где у — забойное давление, Па, х — количество скважин, шт. Рисунок 2.3 — График зависимости забойного давления от количества скважин.

Сформированная итоговая таблица 2.5 результатов расчетов числа Рейнольдса, скорости фильтрации, коэффициента потерь на гидравлическое сопротивление Дарси, потерь на трение, давления на забое в зависимости от количества скважин в батарее будет итоговой. Выводы Действие закона Дарси в зависимости от количества скважин в кольцевой батарее, при котором действует ламинарный закон движения жидкости в призабойной зоне и по стволу скважины. На основании графика зависимости забойного давления (рисунок 2.3) в стволе скважины и таблицы 2.5, в условиях нерадиальной фильтрации и выполненных расчетов, движение будет ламинарным при количестве скважин в батарее более 2 шт., движение жидкости будет осуществляться с минимальными потерями напора.

Заключение

.

Режим залежи оказывает влияние на ее эксплуатацию. Режим залежи хорошо характеризуется кривыми, отражающими в целом по залежи поведение пластового давления, динамику годовой добычи нефти (газа) и воды, промыслового газового фактора. Эти кривые в совокупности с другими данными об изменении фонда скважин, среднего дебита на одну скважину и т. д. представляют собой график разработки залежи. В курсовойработе были рассмотрены и рассчитаны режимы залежи с преобладанием одного из видов природной энергии. В теоретической части работы были рассмотрена классификация типов отверстий и насадок, расход и скорости истечения жидкости из отверстий и насадок, которые зависят от их формы и типа. Форма и тип отверстия или насадка учитывается в расчетах расхода и скорости путем введения дополнительных коэффициентов — сжатия струи, скорости и расхода .В практической части курсовойработы произведено определение суммарного суточного отбора нефти в условиях одномерного движения радиального притока жидкости к одной несовершенной скважине. По результатам расчета суточный дебит скважины равен Q = 237,53 м3/сут. Определение оптимального количества скважин в кольцевой батарее в условиях нерадиального потока фильтрации жидкости при справедливости закона Дарси позволило построить график зависимости забойных давлений в скважинах при неустановившейся фильтрации потока упругой жидкости в зависимости от числа скважин в батарее и график индикаторной кривой зависимости дебита нефти в м3/сут от депрессии в кгс/см2. График зависимости забойных давлений в скважинах при неустановившейся фильтрации потока упругой жидкости в зависимости от числа скважин в батарее был аппроксимирован полиномом третьей степени с точностью R=0,9997.

Определение режима фильтрации жидкости по стволу скважины с учетом потерь на трение и местных потерь напора при ламинарном и турбулентном режимах движения позволило определить, что при количестве скважин больше или равным трем режим движения жидкости ламинарный и поэтому движение жидкости будет осуществляться с минимальными потерями.

Список литературы

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для машиностроительных вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. — М: Альянс, 2010. — 423 с.

2. Гидродинамические исследования скважин: анализ и интерпретация данных/ Т. А. Деева, М. Р. Камартдинов, Т. Е. Кулагина, П. В. Мангазеев. — Томск: изд-во ЦППС ИД ТПУ, 2009. — 241 с.

3. Иктисанов, В. А. Определение фильтрационных параметров пластов и реологических свойств дисперсных систем при разработке нефтяных месторождений/В А.Иктисанов. — М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2001. — 212 с.

4. Ипатов, А. И. Геофизический и гидродинамический контроль разработки месторождений углеводородов/ А. И. Ипатов, М. И. Кременецкий. — М.: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»; Институт компьютерных исследований, 2005. — 780 с.

5. Кременецкий, М. И. Гидродинамические и промыслово-технологические исследования скважин: учебное пособие / М. И. Кременецкий, А. И. Ипатов.

М.: МАКС Пресс, 2008. — 476 с.

6. Нефтегазопромысловая геология и гидрогеология: учебник для вузов / В. Г. Каналин, С. Б. Вагин, М. А. Токарев, Г. А. Ланчаков, А. И. Пономарев. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2006. — 372 с.

7. Савин, И. Ф. Основы гидравлики и гидропривод: учебник / И. Ф. Савин, П. Ф. Сафонов. — М.: Высш.

школа, 1978. — 222 с.