Лаборотурные работы _вариант 5. Лабораторная работа 1 Расчет параметров пласта по квд, записанной после продолжительной отработки скважины Цель работы
 Скачать 0.85 Mb.
|
|
Цель работы Определить динамику отборов нефти из пласта, эксплуатируемого двумя рядами скважин: одним рядом добывающих и одним – нагнетательных. Построить графики зависимости отборов нефти от времени ее вытеснения. Сопоставить точность результатов расчѐтов при шаге перемещения фронта в 20 и 100 м. Построить распределение давления в нефте- и водонасыщенной частях залежи для одного произвольно выбранного положения фронта вытеснения. Определить также полное время вытеснения нефти водой. Указания по выполнению работы При выполнении расчетов необходимо: • принять модель поршневого вытеснения нефти водой; • учесть гидродинамическое несовершенство добывающих скважин, которые вскрывают пласт на всю толщину и обсажены эксплуатационными колоннами диаметром 6 “ . В скважинах перфорировано 70 % разреза. Графики для определения коэффициентов, учитывающих гидродинамическое несовершенство скважин, представлены в приложении 3. • принять фильтрационные параметры пласта по данным исследования скважины при установившихся режимах. Исходные данные для расчетов принять в соответствии с приложением 1 (табл. 3-4). Краткие теоретические сведения При разработке нефтяных месторождений при режимах вытеснения, например, при водонапорном, происходит стягивание контура нефтеносности под действием напора воды. Продвижение водонефтяного контакта описывают с помощью двух моделей – поршневого и непоршневого вытеснения. Поршневое вытеснение В общем случае на границе раздела двух жидкостей с различными физическими свойствами происходит преломление линий тока. Учет этого преломления и составляет главную трудность в точном решении задачи о вытеснении нефти водой. Линии тока не преломляются при одномерном и радиальном движениях, когда в начальный момент времени они перпендикулярны границе раздела. Для этих случаев получены точные решения, при этом жидкости принимаются несжимаемыми, пласт – горизонтальным, режим пласта – водонапорным, фильтрация – происходящей по линейному закону. При решении задачи о поршневом вытеснении нефти водой в полозообразной залежи учитывается различие в вязкости нефти и воды, плотность той и другой считаются одинаковой, что дает возможность рассматривать границу раздела вертикальной. Фронт вытеснения по мере его продвижения занимает последовательные положения, одно из которых показано на рис. 1.  Рис. 1. Расчетная схема поршневого вытеснения нефти водой из полосообразной залежи Порядок выполнения работы 1. Для определения фильтрационных параметров пласта производится обработка индикаторной диаграммы: Порядок интерпретации результатов замеров следующий. Фактические значения дебитов и депрессий наносятся на график в координатах (ΔP с ,Q). Если полученные точки соединяются прямой линией, выходящей из начала координат, то делается вывод о том, что в пласте имеет место установившееся движение жидкости по линейному закону фильтрации. На линии выбирается произвольная точка, для которой определяются значения дебита и депрессии определяется коэффициент продуктивности:   Рис.2. Обработка индикаторной диаграммы по формуле Дюпюи По определенному коэффициенту продуктивности в соответствии с формулой (1) можно вычислить значение коэффициента проницаемости:  В случае установившегося движения жидкости по нелинейному закону фильтрации применяют двучленную формулу:  Для обработки индикаторной диаграммы уравнение (3) преобразуется:  Индикаторная диаграмма перестраивается в координатах  Согласно (4) она будет прямой линией (рис.3).  Рис.3. Обработка индикаторной диаграммы по двухчленной формуле Прямая линия отсекает на оси ординат отрезок А, по углу ее наклона определяют коэффициент В. Коэффициент проницаемости вычисляют по формуле:  Коэффициент проницаемости, полученный при обработке результатов исследования скважин при установившихся режимах, характеризует всю зону дренирования пласта в среднем. 2. Дебит галереи (ряда добывающих скважин) определяется по формуле  Из приведенной формулы видно, что дебит нефти при заданных постоянных значениях Р к и Р г возрастает при продвижении границы раздела, если вязкость нефти больше вязкости воды. 3. Распределение давления в нефте- и водонасыщенной частях залежи определится по формулам: •водонасыщенная часть (Р в ):  • нефтенасыщенная часть (Р н ):  где l в , l н – длина, соответственно, водо- и нефтенасыщенной части пласта; x – расстояние до точки, для которой вычисляется давление. Из анализа формул (7 – 8) следует, что величина давления в некоторой точке пласта при вытеснении нефти водой зависит не только от ее координаты, но и от положения фронта вытеснения, которое, в свою очередь, зависит от времени. То есть даже при постоянстве давлений на контуре питания и в скважинах процесс вытеснения нефти водой является неустановившимся. 4. Время вытеснения нефти водой определяется по формуле:  где l во – начальное положение фронта вытеснения. Контрольные вопросы 1. Основные цели и этапы выполнения работы. 2. Характеристика видов вытеснения нефти водой в залежи. 3. Параметры, определяемые при обработке индикаторных диаграмм. 4. Порядок обработки индикаторных диаграмм при линейном законе фильтрации. 5. Порядок обработки индикаторных диаграмм при нелинейном законе фильтрации. 6. Факторы, влияющие на форму индикаторных диаграмм. 7. Понятие о гидродинамическом несовершенстве скважин. 8. Виды гидродинамического несовершенства скважин и способы его у      Лабораторная работа 3 Тепловой расчѐт трубопровода Для снижения гидравлических потерь при перекачке высоковязких нефтей и нефтепродуктов в ряде случаев используют подогрев. При движении по трубопроводу нефтепродукт будет остывать. Распределение температуры нефтепродукта по длине трубопровода позволит в дальнейшем более точно определить гидравлические потери. Задание: нефть с параметрами ρ,  и Q перекачивается по трубопроводу диаметром d с гидравлическим уклоном  . Определить, как влияют значения начальной температуры нефти  = 20, 40 и 60 и температуры среды Tср на значение температуры нефти по длине L трубопровода. Найти распределение температуры нефти по длине трубопровода при его идеальной теплоизоляции. Построить графические зависимости температуры нефти по длине трубопровода для обоих случаев. Сравнить полученные результаты. Варианты заданий приведены в таблице 2. Расчѐтная схема приведена на рисунке 2.1.  Рисунок 2.1 – Расчѐтная схема к решению задачи №2 Принятые допущения при решении 1. Нефть в данном случае является несжимаемой средой. 2. Режим течения нефти (жидкости) в трубе стационарный. 3. Гидравлический уклон считается постоянной величиной, поскольку диссипация механической энергии при i 0 считается постоянной величиной, поскольку диссипация механической энергии при  стационарном режиме течения жидкости в трубе постоянного диаметра одинакова во всех сечениях трубопровода. 4. Плотность и теплоѐмкость нефти определяются для начальной температуры и считаются постоянными на всей длине трубопровода. 5. Коэффициент теплопередачи k считается постоянным по всей длине трубопровода. Рекомендации к решению задачи № 2 Последовательно вычисляются параметры нефти Определяется коэффициент температурного расширения нефти и нефтепродуктов, : 1/ 0С  2. Зависимость изменения плотности от температуры:  Определяется теплоѐмкость нефти по приближѐнной зависимости:  4. Уравнение притока тепла имеет вид:  где  (приCv=const ) – внутренняя энергия;  – тепловой поток; гидравлический уклон i может считаться постоянной величинойi=i0; С учѐтом всех подстановок уравнение (2.3) примет вид:  После интегрирования данного уравнения определяется константа интегрирования. 5. Константа интегрирования  6. Температура нефти в участке X трубопровода  где  7. Строится график распределения температуры нефти по длине трубопровода L при значениях начальной температуры нефти = 20, 40 и 600C (рисунок 2.2а). 8. При идеальной теплоизоляции трубопровода  уравнение (2.3) примет вид:  Тогда изменение температуры нефти по длине идеально изолированного трубопровода:  9. Строится график распределения изменения температуры нефти T по длине трубопровода L при значениях начальной температуры нефти T = 20, 40 и 60 С при его идеальной теплоизоляции (рисунок 2.2 б).  Рисунок 2.2 – Распределение температуры нефти Т (а) и еѐ изменения T (б) по длине трубопровода Х в зависимости от еѐ начальной температуры  .10. Полученные графические зависимости сравниваются и формулируется вывод по задаче. Вопросы для самоконтроля 1. Зачем подогревают нефтепродукт при его перекачке? 2. От каких параметров зависит изменение температуры нефте- продукта по длине трубопровода? 3. Покажите, для вашего варианта заданий, как изменяется тем- пература нефтепродукта по длине трубопровода? Происходит процесс нагрева или охлаждения нефтепродукта? Почему про- исходит именно этот процесс? 4. Как изменяется температура нефтепродукта по длине трубо- провода при его идеальной теплоизоляции? 5. Сопоставьте температуры нефтепродукта на половине участка трубопровода при его идеальной и реальной изоляции. Лабораторная работа 3 Определение зависимости коэффициента гидравлического сопротивления от диаметра тру- бопровода и расхода перекачки Между стенкой трубопровода и нефтепродуктом, в процессе транспортировки, возникает трение, которое учитывается в виде коэффициента гидравлического сопротивления. Коэффициент гидравлического сопротивления является важным параметром участка трубопровода, так как, по его значению можно определить путевые потери давления по длине трубопровода и, соответственно, подобрать насосное оборудование, которое создаст напор на преодоление этих потерь. В первую очередь коэффициент гидравлического сопротивления будет зависеть от скорости потока и геометрических характеристик трубопровода. Задание: определить, как зависит коэффициент гидравлического сопротивления λ при течении дизельного топлива, с значением кинематической вязкости  при температуре Т, в трубопроводе d = (0.05...0.50) м и значениях расхода Q = 0.001; 0.01; 0.10; 1.0 и 10.0 м3/с. Определить приведѐнную мощность на прокачку топлива при заданных значениях объѐмного расхода Q и диаметрах d. Построить графические зависимости коэффициента λ гидравлического сопротивления и мощности на прокачку топлива N в зависимости от объѐмного расхода Q и внутреннего диаметра d трубопровода. Варианты заданий приведены в таблице 4. Расчѐтная схема приведена на рисунке 4.1.  Рисунок 1 – Расчѐтная схема к решению  Принятые допущения при решении задачи №4 1. Трубопровод гладкий, шероховатость внутренней поверхности при расчѐте коэффициента гидравлического сопротивления не учитывается. 2. При определении коэффициента гидравлического сопротивления переходный режим течения считается по тем же уравнениям, как и турбулентный. 3. При расчѐте мощности на прокачку топлива его плотность считается постоянной величиной. Рекомендации к решению задачи № 4 1. По формуле Рейнольдса-Филонова определяется кинематическая вязкость топлива при заданной температуре T:  где K – опытный коэффициент, определяющийся по формуле:  2. Определяется средняя скорость потока:  3. Определяется число Рейнольдса:  4. В зависимости от режима течения определяется коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода:  5. Мощность на прокачку топлива на 1 м длины:  где ρ = 840кг/м3– плотность топлива. 6. Строятся графические зависимости коэффициента сопротивления λ и приведѐнной мощности на прокачку топлива от объѐмного расхода топлива Q и диаметра трубопровода d (см. рисунок 4.2). 7. Формулируется вывод по задаче.  а) – коэффициента гидравлического сопротивления λ б) – приведѐнной мощности на прокачку топлива N [Вт/м] Рисунок 4.2 – Графические зависимости параметров от объѐм- ного расхода топлива Q и диаметра трубопровода d Вопросы для самоконтроля 1. Что такое параметр Рейнольдса? 2. Как определить вязкость компонента при любой температуре? 3. Какие режимы течения вы знаете? Напишите их критериальные уравнения? 4. Что такое коэффициент гидравлического сопротивления участка трубопровода? 5. Как зависит коэффициент гидравлического сопротивления и мощность на прокачку топлива от объѐмного расхода и диаметра для вашего варианта задания |