Основные законы и уравнения гидравлики

Реферат

Курсовая работа 33 стр., 12 рис., 12 табл., 4 источника, 4 приложения

Иллюстративная часть – 1 лист формата А3

НЕФТЬ, ДЕБИТ СКВАЖИНЫ, ЗАБОЙНОЕ ДАВЛЕНИЕ, СЛОИСТО-НЕОДНОРОДНЫЙ ПЛАСТ, НЕСОВЕРШЕНСТВО СКВАЖИНЫ ПО ХАРАКТЕРУ ВСКРЫТИЯ, НКТ, ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

В данной курсовой работе приведен расчет комплексной задачи рассматривающей совместную работу пласта и скважины.

Рассмотрены теоретические основы извлечения нефти с учетом несовершенства скважины по характеру вскрытия и слоистой неоднородности пласта; основные законы для выполнения гидродинамического расчета совместной работы пласта и скважины. Рассчитаны: обводнённость скважины, при обводнении высокопроницаемого пропластка; условное время отбора всей нефти из пласта; изменение перепада давления при увеличении радиуса скважины в 3 раза, при котором дебит остается прежним; оценено влияние числа и длины пулевых отверстий на дебит и коэффициент несовершенства скважины.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Теоретическая часть

1.1 Основные понятия и расчетные формулы подземной гидромеханики

1.2 Основные законы и уравнения гидравлики

2 Расчетная часть

2.1 Определение оптимального решения совместной работы пласта и скважины при эксплуатации нефтяной залежи

2.2 Определение фильтрационных характеристик плоскорадиального потока

2.2.1 Определение применимости закона А. Дарси

2.2.2 Построение графика распределения давления и депрессионной воронки

2.2.3 Определение обводненности скважины

2.2.4 Определение условного времени отбора всей нефти из пласта

2.2.5 Построение графика движения частицы флюида в пласте

2.2.6 Определение изменения депрессии при увеличении радиуса в n раз

2.2.7 Оценка влияния числа перфорационных отверстий и длины пулевых прострелов на дебит и коэффициент несовершенства скважины

Заключение

Список использованных источников

Приложение А Исходные данные

Приложение Б Графики В.И. Щурова

Приложение В Графики

Приложение Г Схема притока флюида к скважине

Введение

Нефть и природные газы заключены в недрах Земли. Их скопления связаны с вмещающими горными породами – пористыми и проницаемыми образованиями, имеющими непроницаемые кровлю и подошву. Горные породы, которые могут служить вместилищами нефти и газа и отдавать их при разработке, называются коллекторами. В свою очередь, коллекторы называют пористыми или трещиноватыми в зависимости от геометрии пустот.

Подземная гидромеханика — наука о движении жидкости, газов и их смесей в пористых и трещиноватых горных породах. Подземная гидромеханика рассматривает особый вид движения жидкости — фильтрацию. Фильтрация может быть обусловлена воздействием различных сил: градиентами давления, концентрации, температуры, а также гравитационными, капиллярными, электромолекулярными и другими силами.

В нефтегазовой отрасли подземная гидромеханика позволяет определить характер изменения скоростей фильтрации и движения жидкости, распределения давления по длине пласта от контура питания до скважины; определение дебита, коэффициента продуктивности. Полученные данные позволяют решать задачи прогнозирования и контроля разработки нефтяных, газовых, нефтегазовых и газоконденсатных пластов. Кроме того, в решении учитываются характер неоднородности пласта, характер несовершенства скважины.

После того как режим работы скважины установлен и обоснован, за его дальнейшим поддержанием тщательно наблюдают с целью выявления нарушений нормальной работы скважины. О нарушении нормальной работы скважин судят по аномальным изменениям буферного и затрубного давления, изменению дебита нефти и обводненности, количеству песка и пр.

1.Теоретическая часть

Основные понятия и расчетные формулы подземной гидромеханики

Эксплуатация скважин заключается в подъеме флюида с забоя на дневную поверхность. В курсовой работе рассматривается фонтанная эксплуатационная скважина. Для работы любой фонтанирующей скважины должно выполняться основное равенство:

где — давление па забое скважины;

— гидростатическое давление столба жидкости в скважине, рассчитанное по вертикали;

— потери давления на трение в НКТ;

— противодавление на устье, соответственно.

Приток жидкости из однородного пласта в совершенную скважину определяется формулой Дюпюи:

где – коэффициент проницаемости пласта, ;

– толщина пласта, м;

– динамическая вязкость жидкости, ;

– давление в пласте, Па;

– давление на забое скважины, Па;

– радиус контура питания, м;

– радиус скважины, м.

Согласно заданию, в курсовой работе рассматривается слоисто-неоднородный пласт.

Модель слоисто-неоднородного пласта представляет собой пласт, в пределах которого выделяются слои с непроницаемыми кровлей и подошвой, характеризующиеся различными свойствами. По площади распространения свойства каждого слоя остаются неизменными.

Где – средний коэффициент проницаемости для всего многослойного пластв, ;

Средний коэффициент проницаемости можно определить по формуле:

Кроме того, в курсовой работе рассматривается скважина гидродинамически несовершенная по характеру вскрытия пласта.

Несовершенство по характеру вскрытия пласта означает, что скважина доведена до подошвы пласта (т.е. скважина по степени вскрытия пласта совершенна), но сообщается с пластом только через отверстия в колонне труб, в цементном кольце или в специальном фильтре.

Приведенный радиус скважины рассчитываем по формуле:

где – радиус скважины, м;

– коэффициент несовершенства скважины по характеру вскрытия.

Коэффициент несовершенства скважины по характеру вскрытия находим по графику В. И. Щурова. Для его определения необходимо:

1) Вычислить величину :

где – диаметр скважины.

2) Вычислить величину :

3) Вычислить величину α:

4) По графику В.И. Щурова (Приложение Б рисунок 1.в) находим

Основные законы и уравнения гидравлики

Для расчета пластового давления необходимо знать законы распределения давления в жидкостях и газах.

Основное уравнение гидростатики, позволяющее определить давление в любой точке покоящейся жидкости имеет вид.

(1.10)

где 𝑝 и 𝑝0 – значения давлений в точках с координатами соответственно 𝑧 и 𝑧0;

ρ – плотность жидкости в рассматриваемом объёме.

Барометрическое уравнение для газа имеет вид

(1.11)

Это уравнение устанавливает зависимость давления от высоты подъёма в газовом слое.

Насосно-компрессорные трубы (НКТ) служат для подъема флюида из скважины на поверхность.

Колонна НКТ представляет собой трубопровод, поэтому для расчета потерь давления в таком трубопроводе будем использоватьизвестные нам уравнения гидравлики:

-уравнение неразрывности потока или уравнение постоянства расхода, т. е. равенства расхода во всех сечениях установившегося потока:

𝑄=𝜗1∙𝑆1=𝜗2∙𝑆2=...=𝜗𝑛∙𝑆𝑛=𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡, (1.12)

где 𝜗 – средняя скорость в живом сечении потока;

𝑆 – площадь живого сечения.

-уравнение Бернулли для потока реальной несжимаемой жидкости: