Гидравлический расчет совместной работы пласта и скважины

Курсовая работа по дисциплине: «Подземная гидромеханика»

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

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 лкоэффициент 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

Турбулентные режимы:

Зона гидравлически гладких труб

(Reкр

Формула Блазиуса:

Зона смешанного трения (шероховатых труб)

(10

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;

rcрадиус скважины.

При наличии зональной неоднородности:

где h — толщина пласта;

pk — давление на контуре питания;

pc-давление на забое скважины;

м — вязкость;

kiпроницаемость 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.