19.3 Порядок обчислення характеристик рухливої водонафтової суміші в свердловині. Визначення густини та уявної динамічної в`язкості суміші.

Завдання лабораторної роботи:

Визначити густину, уявну динамічну в`язкість та тип водонафтової суміші, яка утворюється в процесі фонтанування свердловини.

Вихідні дані:

№	Р = Рнас МПа	Т0, К	Qр ст. м3/добу	nв	DТ, м	н ст, кг/м3	н , кг/м3	в кг/м3	н мПас	в мПас	bн	bв.
5	14,5	380	71	0,29	0,04892	0,920	0,859	1015,2	2,832	1,00	1,25	1,00176

Тиски р = р_нас =14,5 МПа і температура Т⁰ = 380К.

Дебіт свердловини за стандартних умов Q_{р ст.}=71 м³/добу; масова розхідна частка води в продукції свердловини n_в=0,29; внутрішній діаметр колони насосно-компресорних труб, якою обладнана свердловина, D_Т = 0,04892 м; густина нафти за стандартних умов _{н ст} = 920 кг/м³.

Фізичні властивості фаз продукції при заданих Р і Т наступні: густина нафти _н = 859 кг/м³; води _в = 1015,2 кг/м³; в`язкість нафти <sub>н</sub> = 2,832мПас, води <sub>в</sub> = 1,00 мПас; об`ємний коефіціент нафти b_н=1,25, води b_в=1,00176.

Хід лабораторної роботи:

1. Потрібно визначити об`ємну розхідну частку води в суміші за стандартних умов по формулі

_{в ст.}= n_в / [ n_в+(1- n_в)_{в ст} / _нд ]:

_{в ст.}= 0.29/[0.29 +(1- 0.29)1015,2/920]=0,270.

2. Об`ємні розходи нафти і води при заданих р і Т:

Q_н = Q_{р ст} b_н (1-_{в ст})

Q_в = Q_{р ст} b_н _{в ст.}

Q_н = 711,25 (1-0,270) / 86400 = 7,49910^-4 м³/с;

Q_в = 711,25  0,270/ 86400 = 2,773 10^-4 м³/с.

3. Об`ємну розхідну частку води в суміші при заданих р і Т:

_в= Q_в/( Q_в+ Q_н)= _{в ст.} / [ _{в ст.}+(1-_{в ст.}) b_н]

_в = 2,77310^-4 / (2,77310^-4 + 7,49910^-4 ) = 0,270.

4. Швидкість потоку водонафтової емульсії в перерізі труби за формулою:

_сум=(Q_н+Q_в)/F,

_сум = (7,49910^-4 +2,773_. 10^-4) / (0,758 0,04892²) = 0,566 м/с.

5. Критичну швидкість суміші за:

_{сум кр}=0,487

_{сум кр} = 0,487 = 0,337 м/с.

Оскільки _сум > _{сум кр} , тоді структура потоку емульсійна. Далі застосовуємо формули для емульсії. Якщо структура потоку крапельна, використовуємо відповідні формули.

Обчислюємо критичну швидкість емульсії за:

_{е кр} = 0,06456 ^в , м/с.

_{е кр} = 0,06456^0,270 = 0,132 м/с.

Визначаємо тип водонафтової емульсії за результатами розрахунку _в, _сум , _{е кр} та їх співвідношення:

Оскільки _в  0,5 та _сум > _екр , емульсія типу вода в нафті (В/Н).

6. Оцінюємо густину водонафтової емульсії за формулою:

_вн = _н (1 - _в) + _в _в

_вн = 859 (1 – 0,270) + 1015,2 0,270= 901,174 кг/м³.

10. Визначаємо швидкість зсуву потоку емульсії за співвідношенням:

_сд = 8_сум / D_r

_зс = 8  0,566 / 0,04892= 92,56 1/с.

11. Наступним кроком являється визначення параметру А, що враховує вплив швидкості зсуву на уявну в`язкість емульсії за формулою:

А = (1+20 ) / ^0,48в_зс

А = (1+200,270²) / 92,56^{0,48 0,270} = 1,367.

12. Розраховуємо уявну динамічну в`язкість, яка при А > 1 визначається наступним чином за формулою:

_е = В (1+2,9 _в) / (1 - _в)

Величина коефіцієнта В визначається залежно від параметра А:

В = _н , якщо А  1,

В = А _н , якщо А  1.

Оскільки А = 1,367 і являється більше 1, то В = _н

_е = 2,832 (1+2,9  0,270) / (1-0.270) = 6,92 мПас.

Отже, з усіх розрахунків можна чітко сказати, що тип водо нафтової суміші являється як вода в нафті (В/Н), оскільки _в  0,5 і дорівнює 0,270 та _сум > _екр, , тобто 0,337 м/с >0,132 м/с, а густина цієї відповідної суміші становить 901,174 кг/м³ , що ще раз дає змогу аналізувати, що в нафті присутня вода. А уявна динамічна в’язкість становить 6,92 мПас. Отже, ці розраховані параметри засвідчують, що дана густина повністю відповідає в’язкості цієї суміші.

Білет 20