Курсовая работа: Исследование работы скважины
Кафедра «ВТЛ
и гидравлики»
Курсовая
работа
По дисциплине
Подземная гидромеханика
На тему Исследование
работы скважины
2010
Реферат
В
курсовой работе исследуется гидродинамические и другие характеристики работы
скважины. Рассматривается режим вытеснения нефти водой из пласта в скважину.
Такой режим называется водонапорный. Нефть и вода в пласте движутся
одновременно, постепенно нефть вытесняется в скважину, а пласт заполняется
водой. В результате проведенных исследований было установлено, что чем ближе
положение границы ВНК к скважине, тем выше дебит. Курсовая работа выполнена на
25 страниц, приведено 11 рисунков, 4 таблицы. Выполнено построение трех
индикаторных диаграмм, двух кривых депрессии и двух гидродинамических полей.
Библиография включает в себя три источника.
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[2].
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.
Пласт вскрыт
гидродинамически совершенной скважиной, такая скважина является теоретической и
используется для учебных расчётов. Существует чёткое разделение между водной и
нефтяной зонами, что свидетельствует о поршневом вытеснении, которое
принимается при теоретических расчётах[1].
Вытеснение нефти водой
является одним из основных методов повышения продуктивности пласта. Этот метод
применяется в Российской Федерации и за рубежом, так как он один из
сравнительно простых методов применяемых при добыче нефти после того как
иссякла естественная энергия пласта[3].
Основой метода является
закачка воды в продуктивный пласт через нагнетательные скважины. Могут
применяться рядные, контурные и точечные системы заводнения.
1. Теоретическая часть
Заданный процесс является
примером работы скважины на водонапорном режиме. Нефть вытесняется в добывающую
скважину из продуктивного пласта под действием напора воды закачиваемого в
нагнетательную скважину. В нефтеносном контуре образуются водная и нефтяная
части, а так же водонефтяной контакт [1].
При отборе жидкости из
скважины частицы жидкости в пласте будут двигаться по горизонтальным
прямолинейным траекториям, радиально сходящимся к центру скважины. Такой
фильтрационный поток называется плоскорадиальным. В начальный момент времени,
при наличии в пласте только нефти можно применить расчётную схему (рис.1) и
зависимости для плоскорадиального фильтрационного потока.
Рисунок
1 – Схема плоскорадиального фильтрационного потока[1]
Результаты исследования скважины на
нескольких режимах приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Результаты исследования
скважины
Дебит скважины Q, м3/сут |
12,4 |
29,0 |
45,1 |
50,2 |
57,4 |
65,8 |
Давление на забое скважины рс, МПа |
10,2 |
8,7 |
7,3 |
6,8 |
6,2 |
5,4 |
Для того чтобы определить, по какому
закону происходит фильтрация нефти в начальный момент времени, необходимо по
данным исследования скважины построить индикаторную диаграмму. При этом
наносятся точки, и подбирается теоретическая индикаторная диаграмма (рисунок
2).
Рисунок 2 – Индикаторная диаграмма
Рассмотрим задачу о
вытеснении нефти водой в условиях плоскорадиального движения по закону Дарси в
пласте, изображённом на рисунке 3. На контуре питания радиуса RК поддерживается постоянное давление
рк, на забое скважины радиуса rс –
постоянное давление рс, толщина пласта h и его проницаемость k также постоянны. Обозначим через R0 и rн
соответственно начальное и текущее положение контура нефтеносности,
концентричные скважине и контуру питания, через рв и рн – давление в любой
точке водоносной и нефтеносной области соответственно, через р – давление на
границе раздела жидкостей.
Рисунок 3 – Схема пласта
при плоскорадиальном вытеснении нефти водой
В случае установившегося
плоскорадиального движения однородной жидкости и если изобару, совпадающую в
данный момент с контуром нефтеносности, принять за скважину, то распределение
давления и скорость фильтрации в водоносной области можно выразить так:
(1)
(2)
А если эту же изобару,
совпадающую с , принять за контур питания, то
распределение давления и скорость фильтрации в нефтеносной области можно записать
так:
(3)
(4)
Давление на границе
раздела жидкостей p найдем из
условия равенства скоростей фильтрации нефти и воды на этой границе, для чего
приравняем (1) и (3) при В результате получим
(5)
Определим характеристики
рассматриваемого плоскорадиального фильтрационного потока нефти и воды.
1. Распределение давления в водоносной и
нефтеносной областях найдем из уравнений (1) и (3), подставив в них значения
давления на границе раздела p из (5).
В результате получим
, при
; (6)
, при . (7)
2. Скорости фильтрации жидкостей
определяем
при ; (8)
при. (9)
Из формул (8) и (9) видно, что скорости фильтрации, как воды, так и нефти
растут во времени (так как знаменатель в указанных формулах уменьшается во
времени).
3. Дебит скважины Q найдем, умножив скорость фильтрации на площадь :
(10)
(11)
При постоянной депрессии дебит скважины увеличивается во
времени, т.е. с приближением к ней контура нефтеносности. Такое
самопроизвольное увеличение дебита нефти перед прорывом воды в скважину
подтверждается и промысловыми наблюдениями. При формула (10) превращается в
формулу Дюпюи.
4. Время прохождения частицей жидкости
заданного участка от до определяем
(12)
5. Время вытеснения всей нефти водой T найдем, подставив в уравнение (12) . В результате
получим (пренебрегая по сравнению с )
(13)
6.
Определяем
коэффициент продуктивности по формуле
.
(14)
7.
Для определения линейности фильтрации определим число Рейнольдса по формуле
Щелкачёва В.Н.:
, (15)
скважина
фильтрация нефть плоскорадиальный
где кинематический коэффициент вязкости воды, определяемый
по формуле[1]
. (16)
2. Математический
расчет
2.1 Исследование
фильтрации при различном положении радиуса водонефтяного контакта
Рассчитаем коэффициент
фильтрации по формуле (11) взяв значения из графика на рисунке 2:
Для определения закона
фильтрации определим скорость фильтрации воды у скважины по формуле(2):
Для определения
линейности фильтрации найдём число Рейнольдса по формуле (15):
.
Итак, Re < 0,032 – вода фильтруется по
линейному закону.
Исследование скважины при
rВНК = 0,4RК
rВНК = 0,4∙850 = 340 м.
По формуле (5) определяем
давление на границе ВНК:
Дебит определяем по
формуле (10):
Определяем коэффициент
продуктивности по формуле (14):
Распределение давления в
водоносной и нефтеносной областях определяется по формулам (6) и (7).
При r = 150м:
Распределение скоростей
фильтрации определяем по формулам (8) и (9). При r = 150 м:
Результаты расчёта
давления и скоростей фильтрации заносим в таблицу 2.
Таблица 2 – Результаты
расчёта давления и скоростей фильтрации
r,
м |
w,
м/сут |
p,
МПа |
0,1 |
7,800401 |
4,80 |
0,15 |
5,200267 |
5,11 |
0,5 |
1,56008 |
6,04 |
1 |
0,78004 |
6,58 |
2 |
0,39002 |
7,12 |
5 |
0,156008 |
7,83 |
10 |
0,078004 |
8,36 |
20 |
0,039002 |
8,90 |
50 |
0,015601 |
9,61 |
100 |
0,0078 |
10,14 |
150 |
0,0052 |
10,46 |
200 |
0,0039 |
10,68 |
400 |
0,00195 |
11,13 |
700 |
0,001114 |
11,26 |
850 |
0,000918 |
11,30 |
Строим кривую депрессии,
гидродинамическое поле (рисунок 4), график распределения скоростей (рисунок 5а
и 5б) и индикаторную диаграмму (рисунок 6).
Страницы: 1, 2
|