Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Определение параметров фильтрационного течения нелинейно вязкопластичной нефти в условиях скважинной добычи. Методические указания к лабораторным рабо
.pdf
31
Данное уравнение записано в неявном виде относительно дебита,
m
m
m
Hhk
Q
r
2
Hhk
Q
r
d
2
0
так как значения радиусов подобластей rm и rd зависят от дебита
скважины и определяются по формулам:
, (18)
. (19)
Таким образом, при проведении расчётов по формуле (17) вначале необходимо задаться дебитом, затем рассчитать радиусы rm и rd, а
потом найти соответствующее значение перепада давления.
Графически связь между дебитом и перепадом давления представляется в виде индикаторной диаграммы. Если в пласте фильтруется нелинейно вязкопластичная нефть, то индикаторная диаграмма
добывающей скважины может иметь вид кривой, вогнутой к оси дебитов.
Коэффициент продуктивности скважины есть величина переменная, зависящая от депрессии на пласт. При одних и тех же значениях
депрессии коэффициент продуктивности скважины, отбирающей
нефть с нелинейно вязкопластичными свойствами, меньше, чем для
скважины, отбирающей ньютоновскую нефть в тех же условиях.
Увеличение депрессии приводит к ослаблению структурномеханических свойств нефти и увеличению скоростей фильтрации
(коэффициента продуктивности).
Практическая часть
Цель работы:
1) определить пары значений «дебит-депрессия» с использовани-
ем уравнения стационарного притока нелинейно вязкопластичной
нефти к скважине;
2) построить индикаторную диаграмму скважины;
3) обосновать закономерность изменения коэффициента продук-
тивности.
32
Материалы и оборудование
Типовая исходная геолого-технологическая информация, персональный компьютер и программное обеспечение общего назначения.
Пример. Вертикальная гидродинамически совершенная скважина с радиусом ствола rc=10 см расположена в центральной части
нефтяного пласта, контур питания которого схематизируется окружностью с радиусом Rк=1 км. Пласт имеет постоянную толщину h=7 м
и характеризуется проницаемостью k=0,860 мкм2. Давление на контуре питания постоянно и равно Pк=20 МПа. Исследованиями нефти
установлено, что при фильтрации она проявляет свойства нелинейно
вязко-пластичной жидкости: вязкость нефти с не разрушенной струк-
турой
турой
=53 мПа·с, вязкость нефти с предельно разрушенной струк-
0
=8 мПа·с, градиент динамического давления сдвига
m
H=0,0030 МПа/м, градиент давления предельного разрушения струк-
туры Hm=0,0062 МПа/м. Давление насыщения нефти газом Р
нас
=9
МПа.
Скважина эксплуатируется с пластовым дебитом Q=60 м3/сут.
Планируется увеличить дебит скважины в три раза.
В соответствии с целью работы требуется:
1) определить, во сколько раз следует увеличить депрессию;
2) проверить, будет ли газ выделяться из нефти на забое скважи-
ны и влиять на приток;
3) построить индикаторную диаграмму скважины с учётом: а)
неньютоновского течения нефти; б) при условии, что в пласте фильтруется нефть с постоянной наименьшей вязкостью
;
m
4) рассчитать и сравнить коэффициенты продуктивности.
Последовательность выполнения работы
В ходе учебного исследования требуется выполнить следующее.
1. С помощью уравнения стационарного притока нелинейно
вязкопластичной нефти к вертикальной скважине определить
значения депрессии, соответствующие дебитам до и после
интенсификации, и найти их соотношение.
33
2. Найти значение забойного давления после интенсификации и
сравнить с давлением насыщения нефти газом.
3. Определить значения депрессии для трёх-четырёх
дополнительных значений дебитов и построить индикаторную
диаграмму скважины при фильтрации неньютоновской нефти.
4. Для всех дебитов, участвующих в расчёте, определить
значения депрессии с помощью уравнения стационарного притока
ньютоновской нефти к скважине (формулы Дюпюи) и построить
индикаторную диаграмму.
5. Рассчитать и сравнить коэффициенты продуктивности для
парных значений «дебит – депрессия» в случае фильтрации
ньютоновской и неньютоновской нефти.
Для самостоятельного выполнения работы используют данные
приложения 2 в соответствии с вариантом, назначенным преподавателем.
Получаемые результаты и их обработка
1. Вывод и анализ уравнения притока нелинейно вязкопла-
стичной нефти к вертикальной скважине.
1.1. Вычерчивают схему радиального притока нелинейно вязкопластичной нефти к скважине, а также график зависимости вязкости
нефти от градиента давления (см. рис. 10).
1.2. Приводят краткую характеристику подобластей фильтрации.
1.3. Выводят уравнение стационарного притока нелинейно вязкопластичной нефти к скважине.
2. Определение депрессии для дебита скважины до интенсификации.
2.1. Определяют радиус rm (м) с помощью уравнения (18).
2.2. Определяют радиус rd (м) с помощью уравнения (19)
2.3. Из уравнения притока (17) выражают и находят депрессию
ΔР = (Рк – Рс) в Па, а затем в МПа.
Для условий примера:
34
;м723
10006207108600143286400
10860
2
612
3
,
,,,
m
m
m
Hhk
Q
r
;м5324
10003007108600143286400
105360
2
612
3
0
,
,,,
Hhk
Q
r
d
Находят
.
lnlnln
hk
HH
HH
H
HH
r
R
r
r
Q
PP
m
m
d
к
c
m
m
cк
2
0
0
0
.,
,,
,,
ln
,
,,
ln
сПа06910
1000620
108
1000320
1045
1000300
1053
1000320
1045
00320
003001045105300320
6
3
6
3
6
3
6
3
33
0
0
m
m
HH
HH
H
HH
Па3168519
7108600143286400
06910
5324
1000
1053
10
723
10860
12
33
,,
,
,
ln
,
,
ln
cк
PP
.МПа173,
∆H = Hm – H = 0,0062 - 0,0030 = 0,0032 МПа/м,
∆µ = µ
- µm = 53 - 8 = 45 мПа·с.
0
Из уравнения притока (17) выражают депрессию:
Предварительно определяют параметр
Рассчитывают депрессию, соответствующую дебиту 60 м3/сут.
35
3. Определение депрессии для дебита скважины после интен-
;м171
10006207108600143286400
108180
2
612
3
,
,,,
m
m
m
Hhk
Q
r
.м5973
10003007108600143286400
1053180
2
612
3
0
,
,,,
Hhk
Q
r
d
Па6781228
7108600143286400
06910
5973
1000
1053
10
171
108180
12
33
,,
,
,
ln
,
,
ln
cк
PP
.МПа786,
сификации.
3.1. Повторяют действия аналогично п. 2.
3.2. Находят отношение найденной депрессии к депрессии, определённой в п. 2.
3.3. Определяют забойное давление Рс и сравнивают с давлением
насыщения нефти газом.
Для условий примера:
Находят отношение депрессий: 6,78 МПа / 3,17 МПа ≈ 2,1.
Таким образом, для получения дебита 180 м3/сут достаточно уве-
личить депрессию в 2,1 раза.
При этом забойное давление составит:
Pc = Pк – ΔР = 20 МПа – 6,78 МПа ≈ 13,2 МПа.
Так как Р
= 9 МПа, Pc > Р
нас
. Следовательно, растворённый в
нас
нефти газ не будет выделяться на забое скважины и в поровом пространстве пласта, а значит, влиять на приток.
4. Построение индикаторной диаграммы
4.1. Задаются тремя-четырьмя дополнительными значениями дебита и находят соответствующую им депрессию ΔP=Рк–Рс, повторяя
действия аналогично п. 2.
4.2. Результаты определений заносят в заранее подготовленную
таблицу (по образцу табл. 2).
36
Результаты определения депрессии и коэффициента продуктивности
Q
м3/сут
30
60
80
100
140
180
·10-4, м3/с
…
6,94
… … …
20,83
rm
м
…
23,7
… … …
71,1
rd
м
…
324,5
… … …
973,5
ΔP
МПа
…
3,17
… … …
6,78
ΔP′
МПа
…
1,35
… … …
4,06
η
м3/(сут·МПа)
…
18,9
… … …
26,5
η′
м3/(сут·МПа)
…
44,4
… … …
44,4
Q, м3/сут
0
∆Р, МПа
1
2
4.3. Строят индикаторную диаграмму по образцу рис. 11 (линия
1).
Таблица 2
линия 2), но при фильтрации ньютоновской нефти. Для этого выра-
Рис. 11. Индикаторная диаграмма:
1 – при фильтрации нелинейно вязкопластичной нефти;
2 – при фильтрации ньютоновской нефти
4.4. Строят индикаторную диаграмму той же скважины (рис.11,
37
жают депрессию ΔP′=(Рк–Рс)′ из уравнения стационарного притока
с
к
m
ск
r
R
РPhk
Q
ln
2
7108600143286400
10
1000
10860
2
12
3
,,
,
ln
ln
hk
r
R
Q
РP
с
к
m
ск
;МПа351МПа1353465 ,
.МПа064МПа4060395
7108600143286400
10
1000
108180
12
3
,
,,
,
ln
ск
РP
PQ
P
Q
(формулы Дюпюи):
(20)
и определяют её для заданных значений дебита.
Например, для дебита 60 м3/сут
для дебита 180 м3/сут
Результаты определений заносят в таблицу (п. 4.2).
5. Определение коэффициента продуктивности
5.1. Определяют коэффициент продуктивности как отношение
дебита к депрессии по формулам:
для нелинейно вязкопластичной нефти, [м3/(сут·МПа)]:
; (21)
для ньютоновской нефти, [м3/(сут·МПа)]:
. (22)
5.2. Полученные результаты заносят в таблицу (п. 4.2) и анализируют.
Проверка правильности полученных студентом результатов
осуществляется преподавателем путём сравнения с эталонными значениями определяемых показателей.
38
Содержание отчёта
Отчёт должен включать в себя: название и цель работы; форму-
лировку задачи и исходные данные; схему радиального притока нелинейно вязкопластичной нефти к скважине и график зависимости
вязкости нефти от градиента давления с необходимыми пояснениями;
вывод уравнения стационарного притока нелинейно вязкопластичной
нефти к скважине; промежуточные расчёты и результаты определений в табличной и графической форме по п.п. 2-5; вывод, в котором
отражается и физически обосновывается закономерность изменения
коэффициента продуктивности скважины с увеличением депрессии.
Пример оформления титульного листа
Самарский государственный технический университет
ОТЧЁТ
о выполнении лабораторной работы
по «Подземной гидромеханике углеводородов»
Исследование радиальной фильтрации нелинейно вязкопластич-
ной нефти
Вариант № ____
(указывается при необходимости)
Выполнил __________________
Курс_____ Группа____________
Проверил ___________________
____________________________
(дата) (подпись)
Самара _______
В отчёт включаются:
1. Цель работы.
2. Формулировка задачи с необходимым набором исходных
данных.
39
3. Схема радиального притока нелинейно вязкопластичной
нефти к скважине, характеристика подобластей фильтрации и график
зависимости вязкости нефти от градиента давления (рис. 10).
4. Вывод уравнения стационарного притока нелинейно вязко-
пластичной нефти к вертикальной скважине - формулы (8)-(17).
5. Расчёт радиусов подобластей фильтрации для дебита до ин-
тенсификации по формулам (18), (19).
6. Расчёт депрессии для дебита до интенсификации по формуле
(17).
7. Расчёт радиусов подобластей фильтрации для дебита после
интенсификации по формулам (18), (19).
8. Расчёт депрессии для дебита после интенсификации по фор-
муле (17).
9. Расчёт соотношения значений депрессии и результат сравне-
ния забойного давления Рс после интенсификации с давлением насыщения нефти газом.
10. Таблица 2 с парными значениями «дебит – депрессия»,
включая дебит до и после интенсификации.
11. Расчёт депрессии по формуле (20) с занесением результатов в
таблицу 2.
12. Индикаторная диаграмма, построенная по результатам расчё-
тов.
13. Расчёт коэффициентов продуктивности по формулам (21),
(22) с занесением результатов в таблицу 2.
14. Вывод.
Структура вывода.
Планируемое увеличение дебита скважины будет / не будет со-
провождаться выделением газа на забое и в поровом пространстве
пласта.
При фильтрации нелинейно вязкопластичной нефти индикатор-
ная диаграмма добывающей скважины теоретически имеет вид кривой, вогнутой / выпуклой к оси дебитов. Коэффициент продуктивно-
40
сти есть величина постоянная / переменная, зависящая / не зависящая
от депрессии на пласт. Увеличение депрессии приводит / не приводит
к ослаблению структурно-механических свойств нефти и способствует уменьшению / увеличению коэффициента продуктивности.
При одних и тех же значениях депрессии коэффициент продук-
тивности скважины, отбирающей нефть с нелинейно вязкопластичными свойствами, меньше / больше, чем для скважины, отбирающей
ньютоновскую нефть в тех же условиях.
Контрольные вопросы
1. Как схематизируется область фильтрации нелинейно вязко-
пластичной нефти в случае притока к вертикальной гидродинамически совершенной скважине?
2. Как изменяется вязкость нелинейно вязкопластичной нефти в
зависимости от градиента давления?
3. Как выводится уравнение радиального притока нелинейно
вязкопластичной нефти к вертикальной гидродинамически совершенной скважине?
4. Как выглядит индикаторная диаграмма скважины в случае
фильтрации нелинейно вязкопластичной нефти?
5. Как ведёт себя коэффициент продуктивности с увеличением
депрессии в случае фильтрации нелинейно вязкопластичной нефти?
Чем физически это объясняется?
6. К каким последствиям приводит разгазирование нефти на за-
бое добывающей скважины в процессе её эксплуатации?
Список литературы
1. Анисимов, М.А. Ассоциация и фазообразование в растворах
асфальтенов / М.А. Анисимов, И.А. Дмитриева, А.А. Крупина, А.С.
Курляндский, И.К. Юдин // Химия и технология топлив и масел. -
1988. - № 8. - С. 34-36.
2. Девликамов, В.В. Аномальные нефти / В.В. Девликамов, З.А.
Хабибуллин, М.М. Кабиров. – М.: Недра, 1975. – 168 с.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]