Движение жидкостей и газов в пористой среде

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

"ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Кафедра

" Эксплуатации и обслуживания объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки"

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

" Подземная гидромеханика"

на тему:

"Движение жидкостей и газов в пористой среде"

Вариант №1

Выполнил :

Ст-нт 3-го курса гр. Г-434

Абдурагимов М.Р.

Проверил :

Ибрагимов А. И.

МАХАЧКАЛА 2016



Содержание

Введение

1. Движение жидкостей и газов в пористой среде

2. Определение неизвестных параметров

2.1 Случай 1

2.2 Случай 2

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Подземная гидромеханика -- наука о движении жидкости, газов и их смесей в пористых и трещиноватых горных породах. Подземная гидромеханика рассматривает особый вид движения жидкости -- фильтрацию.

В нефтегазовой отрасли она позволяет определить характер изменения скоростей фильтрации и движения жидкости, распределения давления по длине пласта от контура питания до скважины; определение дебита, коэффициента продуктивности, время прохождения фильтрующейся жидкости от контура до скважины. 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.

Целями выполнения курсовой работы являются:

1) углубление и закрепление теоретических знаний, полученных студентами во время лекционных, лабораторных и практических занятий;

2) выработка у студентов навыков самостоятельного применения теории, привлечения дополнительных данных, анализа практических данных, оценки и проверки правильности решения;

3) закрепление навыков расчета с применением вычислительной техники, привлечения справочно-реферативной литературы,формления и ведения инженерно-технической документации.

Выполнение курсовой работы направлено на решение следующих задач:

1) привитие навыков самостоятельной работы с учебной и научной литературой;

2) выработка аналитического мышления при изучении и решении поставленных вопросов и задач;

3) выработка умения грамотно и сжато излагать суть вопроса, поставленного в теме курсовой работы;

4) привитие навыков выполнения расчетов по формулам, применения системы единиц измерения СИ и других систем единиц измерения;

Законченная курсовая работа должна представлять собой самостоятельную творческую работу студента.

Исходные данные:

Таблица 1

к	0,5	Дарси
m	19	%
?P	71	ат
µв	1	сПуаз
µн	5	сПуаз
h	3	м
L	91	м
d	63,7	м

где: к - проницаемость, Д ();

m - пористость, (0,18);

?p - перепад давления, ат (н/);

, - динамические коэффициенты вязкости нефти и воды соответственно, сПуаз (·с);

h - толщина пласта, м;

L - расстояние между соседними эксплуатационными скважинами, м;

d - расстояние между нагнетательной и эксплуатационной скважинами, м;



1. Движение жидкостей и газов в пористой среде

Теория движения жидкостей и газов в пористой среде в настоящее время содержит следующие разделы:

1) Плоское течение - когда гравитационные силы малы по сравнению с избыточным давлением и исключаются из уравнения.

2) Пространственное течение - когда гравитационные силы являются источником пластовой энергии, имеющим существенное значение, и параметры, характеризующие гравитационные силы должны быть включены в уравнение движения.

В данной работе рассматриваются только плоские неустановившиеся однофазные течения, при которых параметры, характеризующие поток, изменяются во времени. В том случае время входит в уравнение движения в качестве переменной. Фактически все течения, происходящие в нефтяном пласте,являются неустановившимися.

Однофазные течения это такое, при котором в данный момент времени в данной точке пористой среды движется только одна жидкость. Простейшим видом неустановившегося течения является процесс закачки воды в нефтяную залежь при осуществлении ее заводнения. Однако большей частью неустановившееся течение возникает из-за сжимаемости жидкости. Течение также может быть прямолинейным, радиальным или двумерным. При неустановившемся течении большое значение имеют физические размеры системы, в которой это движение происходит.

В данном задании рассмотрим плоское неустановившееся однофазное течение.

Расчетная часть

Вычислим изменение со временем суточного расхода жидкости, закачиваемой в нагнетательную скважину, при пятиточечном расположение скважин. Исходные данные приведены в табл.1, а также используются данные рисунков 1,2,3.

Рассмотрим два случая:

1. Заполнение первоначального пустого порового пространства; впереди фронта воды нет нефти.

2. Впереди фронта воды движется нефть.

Исходными данными для расчета являются:

1. Расположение скважин (рис. 1)

2. Таблица значений параметров (табл. 1)

3. Кривые относительной проницаемости, применимые в случаи заводнения (рис. 2)

4. График площадного коэффициента заводнения к моменту прорыва вытесняемого агента к эксплуатационным скважинам (рис. 3)

Рис. 1. Расположение скважин при заводнении по пятиточечной сетке.

1, 2, 3, 4 - эксплуатационные скважины; 5 - водяная зона; 6 - водонагнетательная скважина.



Рис. 2. Кривые относительной проницаемости, применимые в случае заводнения.

Отношение подвижностей М

Рис. 3. Площадной коэффициент заводнения к моменту прорыва

Для вытесняющего агента к эксплуатационным скважинам (пятиточечная).

1. Принять следующие допущения.

В нефтяной и водяной зонах существуют различные фазовые проницаемости.

1.1. В нефтяной и водяной зонах существует различные фазовые проницаемости.

1.2. Весь газ растворен в нефти, движущейся перед фронтом воды; это является обычно справедливым в случае заводнения истощенного нефтяного пласта, если одновременно с заводнением не применяется закачка газа.

1.3. Имеется насыщенность порового пространства связанной водой.

1.4. Нефть не вытесняет воду.

1.5. В заводненной зоне

+=1

1.6. В нефтяной зоне

+=1

1.7.

?p=?+?=const.



2. Определить неизвестные параметры

2.1. Время t.

2.2. Радиус фронта нефти r.

2.3. Радиус водяной зоны .

2.4. Суточный расход воды .

2.5. Перепад давления в водяной зоне.

жидкость нагнетательный скважина нефть

2.1 Случай 1

Необходимо рассчитать неустановившийся процесс закачки воды в нагнетательную скважину, когда перед фронтом воды нет нефти.

Примем, что суточный расход воды в начале закачки соответствует расходу, определяемому по формуле Маскета для пятиточечного расположения скважин.

Для сравнения произведем вычисления для двух значений радиусови , где - радиус скважины; - эффективный радиус скважины.

I. Вычисление времени производится из выражения:

t = 0,058 ;

где t - время сутках

Необходимо задаться несколькими (6-7) значениями и результаты расчета свести в таблицу 2 и 3.

а)



Таблица 2

	r	r/rc	ln(r/rc)	t
1	5,83	58,3	4,066	0,08
2	11,67	116,7	4,76	0,40
3	17,49	174,9	5,164	0,99
4	23,32	233,2	5,452	1,87
5	29,15	291,5	5,675	3,06
6	35	350	5,858	4,57

0,058 = 0,08

0,058 = 0,4

0,058 = 0,99

0,058 = 1,87

0,058 = 3,06

0,058 = 4,57

б)

Таблица 3

	r	r/rc	ln(r/rc)	t
1	11,67	2,565	0,942	0,05
2	17,49	3,844	1,347	0,19
3	23,32	5,125	1,634	0,44
4	29,15	6,407	1,857	0,81
5	35	7,692	2,04	1,32

0,058 = 0,05

0,058 = 0,19

0,058 = 0,44

0,058 = 0,81

0,058 = 1,32

II. Вычисление расхода производится из выражения:

= 2р ;

Данные заносятся в таблицы 4 и 5

а)

Таблица 4

	r	r/rc	ln(r/rc)	Q
1	5,83	58,3	4,066	587,7
2	11,67	116,7	4,76	502
3	17,49	174,9	5,164	462,6
4	23,32	233,2	5,452	438,2
5	29,15	291,5	5,675	421
6	35	350	5,858	407,9

3,14 · =587,7

3,14 · =502

= 462,6

= 438,2

= 421

= 407,9

б)

Таблица 5

	r	r/rc	ln(r/rc)	Q
1	5,83	1,281	0,248	9638
2	11,67	2,565	0,942	2537
3	17,49	3,844	1,347	1774
4	23,32	5,125	1,634	1462
5	29,15	6,407	1,857	1286
6	35	7,692	2,04	1171

=9638

= 2537

= 1774

= 1462

= 1286

= 1171

III. Вычисление момента прорыва воды осуществляется по формуле :

= 27,15 (1-3)

= 27,15··

= 27,15·· 564.9

Для значений и

Коэффициент охвата заводняемой площади определяется из графика (рис. 3)

где M - относительная подвижность определяется из выражения:

M = ;

M = = 0,667

Определяются средние расходы при и

; (1-4)

304,6

Где и - берутся из таблиц 4 и 5 соответственно.

Определяется дополнительное время, истекшее с момента прохождения фронтом воды половины расстояния между скважинами до момента прорыва воды:

= ; (1-5)

= = 5,858

= = 2,056

Результаты вычислений неустановившегося процесса закачки воды для двух значений радиуса нагнетательной скважины при отсутствии нефти впереди фронта воды проводится в виде графика зависимости

?(t).

а) м.

б) м.

2.2 Случай 2

Необходимо рассчитать неустановившийся процесс закачки воды в нагнетательную скважину, когда перед фронтом воды движется нефть.

При решении этой задачи используются следующие уравнения:

1. = 2рh

2. t = 0,058

3. ,

или

где остаточная насыщенность жидкостями порового пространства

4.

5. Дp =

Для решения задачи нужно:

1. Задаться несколькими значениями (скажем от 5 до 31,85 ,с произвольным интервалом).

2. Определить r по формуле .

3. Вычислить по формуле .

4. Определить и t по формуле и .

5. Построить график изменения во времени.

I. Вычисление r.

= 0,25 = 0,3 = 0,25

Немного упрощаем формулу:

r =

Подставляя известные значения получим:

r =

r =

а) м

Таблица 6

				r
5,83	33,98	0,667	22,65	7,5261
11,67	136,2	0,667	90,79	15,066
17,49	305,9	0,667	203,9	22,579
23,32	543,8	0,667	362,5	30,106
29,15	849,7	0,667	566,5	37,632
35	1225	0,667	816,7	45,185

1) r = =7,53 м.

2) r = =15,066 м.

3) r = =22,579 м.

4) r = =30,106 м.

5) r = =37,632 м.

6) r = =45,185 м.

б) Таблица 7

				r
11,67	115,5	0,667	76,99	14,6007
17,49	285,2	0,667	190,1	22,2718
23,32	523,1	0,667	348,7	29,8759
29,15	829	0,667	552,7	37,4487
35	1204	0,667	802,9	45,0318

1) r = =14,6007 м.

2) r = =22,2718 м.

3) r = =29,8759 м.

4) r = =37,4487 м.

5) r = =45,0318 м.

II. Вычисление Д.

Дln ;

Значения и берутся из графика рис. 2.

а) м

Таблица 8

	ln					Д, ат
58,3	4,066	4	1,291	0,2554	6	73,11
116,7	4,76	4	1,291	0,2554	6	74,04
174,9	5,164	4	1,291	0,2554	6	74,48
233,2	5,452	4	1,291	0,2554	6	74,75
291,5	5,675	4	1,291	0,2554	6	74,94
350	5,858	4	1,291	0,2554	6	75,09

Д4· · ат.

Д4· · ат.

Д4· · ат.

Д4· · ат.

Д4· · ат.

Д4· · ат.

б) м

Таблица 9

	ln					Д ат.
2,565	0,942	4	1,251	0,22405	6	58,96
3,844	1,347	4	1,273	0,24169	6	63,03
5,125	1,634	4	1,281	0,24774	6	65,18
6,407	1,857	4	1,857	0,25052	6	66,54
7,692	2,04	4	1,287	0,25202	6	67,49

Д4 · 0,942· .

Д4 · 1,347· ат.

Д4 · 1,634· ат.

Д4 · 1,857· ат.

Д4 · 2,04· ат.

III. Вычисление .

= 2рh ;

а) м

Таблица 10

r			,/сут.
5,83	1,532	16,26	93,17
11,67	1,532	19,04	80,6
17,49	1,532	20,66	74,72
23,32	1,532	21,81	71,03
29,15	1,532	22,7	68,42
35	1,532	23,43	66,41

= 2·3,14·3,3· = 93,17/сут.

= 2·3,14·3,3· = 80,6/сут.

= 2·3,14·3,3·8,64 = 74,72/сут.

= 2·3,14·3,3·8,64 = 71,03/сут.

= 2·3,14·3,3·8,64 = /сут.

= 2·3,14·3,3·8,64 = 66,41/сут.

б) м

Таблица 11

r			/сут.
11,67	1,344	3,768	324,3
17,49	1,45	5,386	242,5
23,32	1,486	6,537	206,6
29,15	1,503	7,429	185,6
35	1,512	8,161	171,4

= 2·3,14·3,3· = 324,3/сут.

= 2·3,14·3,3· = 242,5/сут.

= 2·3,14·3,3· = 206,6/сут.

= 2·3,14·3,3· = 185,6/сут.

= 2·3,14·3,3· = 171,4 /сут.

IV. Вычисление времени.

t = 0,058;

а) м

Таблица 12

					t, сут.
5,83	58,3	4,066	33,99	0,005	0,308
11,67	116,7	4,76	136,2	0,005	1,454
17,49	174,9	5,164	305,9	0,005	3,556
23,32	233,2	5,452	543,8	0,005	6,687
29,15	291,5	5,675	849,7	0,005	0,984
35	350	5,858	1225	0,005	1,513

= 0,308 сут.

= 1,454сут.

= 3,556 сут.

= 6,687 сут.

= 0,984 сут.

= 1,513сут.

б) м



Таблица 13

					t, сут.
11,67	2,565	0,942	136,2	2,275	0,197
17,49	3,844	1,347	305,9	2,275	0,769
23,32	5,125	1,634	543,8	2,275	1,763
29,15	6,407	1,857	849,7	2,275	3,223
35	7,692	2,04	1225	2,275	5,195

= 0,197 сут.

= 0,769 сут.

= 1,763 сут.

= 3,223 сут.

= 5,195 сут.

V. Графики изменения во времени

а) м

б)



Заключение

В курсовой работе исследовались гидродинамические и другие характеристики работы скважины. В результате проведенных исследований были получены зависимости распределения давления в пласте, дебиты скважин в начальный и конечный моменты работы пласта. Проведены исследования при различных положениях водонефтяного контакта. Рассчитано время прохождения первых и последних десяти метров пласта, также рассчитано время вытеснения нефти водой. Построены графики падения давления на границе ВНК и изменения дебита.

В результате расчётов можно сделать вывод о том, что пласт обладает малой проницаемостью и для вытеснения всей нефти потребуется длительное время.

При разработке месторождения выгоднее добывать нефть при естественном режиме работы пласта. Система поддержания пластового давления с помощью закачки воды является эффективным способом повышения нефтеотдачи пласта.



Список использованной литературы

1. К.С. Басниев, И.Н. Кочина, В.М. Максимов «Подземная гидромеханика», М.: Недра, 1993, 416 с.

2. В.Н. Щелкачев, Б.Б Лапук «Подземная гидравлика», М.-Ижевск: РХД, 2001, 736 с.

3. В.Н. Николаевский, К.С. Басниев, А.Т. Горбунов, Г.А. Зотов «Механика насыщенных пористых сред», М.: Недра, 1970, 336 с.

4. М. Маскет «Течение однородных жидкостей в пористой среде», М.-Ижевск: ИКИ, 2004, 628 с.

5. Г.И. Баренблатт, В.М. Енотов, В.М. Рыжик «Движение жидкостей и газов в пористых пластах», М.: недра, 1982, 208 с.

Размещено на Allbest.ru