2 Дәріс. Мұнай мен газ өндірудің физикалық негіздері. Өндіру ұңгының тереңдігі бойынша температура таралуын есептеу.

Флюидтердің (қабаттағы сұйықтық) термобаралық жағдайлары олардың физикалық сипаттмасына (параметрлеріне) елеулі әсер етеді. Сондықтан, ұңғыларды пайдалану үрдісінде жабдықтарды таңдау және оның жұмысын оптимизациялау бойынша, ұңғыларды зерттеу бойынша есептеулер жүргізу үшін және ұңғылардың дебитін, мұнай қорын есептеу үшін тек қана қысымды емес температураныда білу қажет.

Сонда аталған параметрлерді кез келген уақытта есептеу білу қажет, кеніште игеруге енгізуден игеруді аяқтағанға дейін Қазіргі уақытта жұмыс жасап тұрған ұңғыларда қысым мен температураны есептеудің дәл аналитикалық әдістері жоқ, сондықтан қысым және температура есептеуі әртүрлі жартылай Тәжірибелік тәуелділіктерден негізделеді.

Өндіру ұңғының тереңдігі бойынша температура таралуын есептеу

Өндіру ұңғының тереңдігі бойынша температураның таралуы – пайдалану тәсіліне, ұңғының дебитіне, ұңғылардың немесе сорапты компрессорлық құбырлардың диаметріне, өнімнің сулануына және т.б. көрсеткіштеріне байланысты.

Жалпы жағдайда температура таралуын келесі түрде жазылған жылуөткізгіштік теңдеуін қолдана есептеуге болады.

(1)

мұнда ұңғы түбінен есептелетін, h тереңдіктегі температура ⁰С;

t_заб – ұңғы түбіндегі температура ⁰С,

ω – геотермиялық градиент, град/м.

с – сұйықтықтың меншікті жылу сыйымдылығы, Дж/(кг · град)

– сұйықтық тығыздығы, кг/м³.

q – сұйықтықтың көлемдік шығыны, м³/с

k – құбыр қабырғасы арқылы жылубергіштік коэффициенті, Вт/ (м² · град)

d – көтергіштің ішкі диаметрі, м.

Мұнда ең қиын есептелетіні жылубергіштік коэффициенті. Өндіру ұңғы жұмысының температуралық режимдерінің жалпылануы және (1) теңдеуді қолдану өндіру ұңғның тереңдігі бойынша температураны есептеу үшін келесі өрнекті жазуға мүмкіндік береді (1-сурет).

Ұңғы түбінен есептеу кезінде

(2)

Ұңғы сағасынан есептеу кезінде.

(3)

Н h-есептеу қадамы

қабат

1-cурет. Ұңғы бойымен температура таралуын есептеу сұлбасы

Мұнда t_пл , t_у - қабат және ұңғы сағасындағы температура, ⁰С

h – түптен есептелетін биіктік , м.

H – сағадан есептелетін тереңдік, м.

St – Cтантонның өлшемсіз критерийі

α – ұңғының тіктен (вертикальдан) ауытқу бұрышы, градус

Стантон критерийінің ұңғының массалық дебитінен тәуелділігін келесі түрде жазуға болады.

(4)

мұнда ұңғының массалық дебиті, т/тәу.

Бұл критерийі үшін келтірілген тәуелділік, көтергіштің диаметрі 0,062; 0,0503; 0,0403м кезіндегі дебит 15-800т/тәу аралығында өзгергенде дұрыс, яғни сорапты компрессорлық құбырлау үшін дұрыс та, ал шеген тізбектерін есептеу кезінде қолдануға болмайды.

Шеген тізбегінде температура таралуын есептеу үшін келесі Тәжірибелік тәуелділікті қолдануға болады.

(5)

Мұнда – ұңғы түбінен есептелетін биіктік, м

Сорапты компрессорлық құбыр тізбегінде температура таралуы, оны сағадан есептеу кезінде келесі тәуелділік бойынша орнатылады.

(6)

Ұңғы өнімінің меншікті жылу сыйымдылығы.

(7)

Мұндағы – мұнайдың және судың меншікті жылу сыйымдылығы, ( , ( ), В - өнім сулануы

1 Есеп. Туймазы мұнай кен орнының фонтанды өндіру ұңғысының тереңдігі бойынша температураның таралуын келесі шарттар үшін есептеу.

Қабат жабынының тереңдігі 1700м.

Қабат температурасы 29⁰С.

Көтергіш диаметрі d_вн =0,0403м

Ұңғы массалық дебитпен жұмыс жасайды Q_м=51т/тәу.

Өнім сулануы В=0

Стандартты жағдайда мұнай тығыздығы 852,5кг/м³

Ұңғы тік орналасқан (вертикальді).

Шешімі. h = 200м қадаммен (2) тәуелділік бойынша температура таралуын анықтаймыз. Алдын-ала (4) формула бойынша Стантон критерийін есептейміз.

м үшін

t₂₀₀=29(1 - 1,889- 10^-5 200/0.0403*1)≈ 26,3 °С.

h - тың келесі мәндері үшін осыған ұқсас есептеу жүргіземіз

h , м 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1700

t ⁰C 26,3 23,6 20,85 18,12 15,4 12,7 10 7,28 5,9

Нег. 1. [40-61].

Бақылау сұрақтары:

1. Ұңғы тереңдігі бойынша температураны анықтау формуласы.

2. Стантон критериі.

3. Ұңғы өнімділігінің жылусыймдылығын қолдану арқылы ұңғының тереңдігі бойынша температура таралуын есептеу

№ 3 дәріс. Сұйықтық пен газ фильтрациясының дифференциалдық теңдеулері – өнімді қабаттарды моделдеу.

Флюид температурасы қабат температурасына тең болғандағы жағдай қарастырылады (изотермиялық процесс).

Фильтрацияның дифференциалды теңдеулеріне:

1. кеуекті ортадағы элемент массасының баланс теңдеуі (ағынның үздіксіздік теңдеуі);

2. қозғалыстың дифференциалды теңдеуі – Дарси заңының дифференциалды түрі;

3. кеуекті орта мен флюид күйінің теңдеулері кіреді.