СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Цели и задачи курсовой работы
Расчет параметров вытеснение одной жидкости другой
1 Кинематические условия на подвижной границе раздела при взаимном вытеснении жидкостей
2 Прямолинейно-параллельное вытеснении жидкостей
3 Плоскорадиальное вытеснение нефти водой
4 Устойчивость движение границы раздела жидкостей
5 Решение задач
6 Вывод
7 Список используемой литературы
Подземная гидравлика - наука о движении жидкостей, газов и их смесей в пористых и трещиноватых горных породах. Она является той областью гидрамеханики, в которых рассматривается не движение жидкостей и газов вообще, а особый вид их движения - фильтрации , которая имеет свои специвические особенности. Она является теоретической основой разработки нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений.
В наше время существенно увеличились моштабы добычи нефти и газа и водятся в разработку новые месторождения с усложненными физико - геологическими условиями, решается важная проблема увеличения полноты извлечения нефти из недр. В связи с этим значительно повысился уровень требований пониманию того как движутся в пластах насыщающие их жидкости - нефть, газ и вода.
Решение практических задач современной нефтяной и газовой технологи требует использования и разработки самых современных теоретических построений.
Задачи о границе раздела двух жидкостей в пористой среде представляют большой практический и теоретический интерес.
При разработки нефтяных месторождений в условиях водонапорного режима наблюдается стягивание контура нефтеносности под напором контурных вод.
В точной постановке задач о продвижении водонефтяного контакта является одной из наиболее сложных в теории фильтрации.
Аналогичная задача о движении границы раздела о движении границы раздела двух жидкостей с различными физическими свойствами ( вязкостью и плотностью ) возникает в некоторых случаях и при разработки газовых месторождений с активной краевой или подошвенной водой , а также при создании и эксплуатации подземных хранилищ газа в водоносных пластах и истощенных обводненных месторождений. Значения в этом случае темпо продвижения конкурентных вод очень важно, так как от него зависит темп падения пластового давления в газовой залежи или ПХГ, дебит газовых скважин и их размещением на газоносной площади, продолжительностью бескомпрессорной эксплуатации газового месторождения и другие важные показатели.
1) Углубление и закрепление теоретических знаний, полученных студентами во время лекционных, лабораторных и практических занятей.
2) Выработка у студентов навыков самостоятельного применении теории, привлечение дополнительных данных, анализа практических данных, и проверки правильности решения.
3) Закрепления навыков расчета с применением вычислительной техники, привлечение справочно-реферативной литературы, оформления и ведения инженерно-технической документации.
4) Изучить теорию и основные методы используемые в практике при расчете параметров вытеснения одной жидкости другой.
5) Научится решать задачи по данной теме и использовать эти знания на практике.
Выполнение курсовой работы направлено на расширение следующих задач
1) Привитие навыков самостоятельной работы с учебной и научной литературы.
2) Выработка аналитического мышления при изучении и решении поставленных вопросов и задач.
3) Выработка умение грамотно и сжато излагать суть вопроса поставленного в теме курсовой работе.
4) Привитие навыков оформления расчетов по формулам, применение систем единиц измерения СИ и другие систем единиц измерения.
5) Привитие уметь делать анализ, комментировать и оценивать полученные результаты - давать физическую их интерпретацию и формулировать выводы по проведенной работе.
6) Привитие навыков оформления курсовой работе согласно требованием, предъявляемых к инженерно - технической документации, в соответствии с ЕСКД.
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВЫТЕСНЕНИЯ ОДНОЙ ЖИДКОСТИ ДРУГОЙ
1. Кинематические условия на подвижной границе раздела при взаимном вытеснении жидкостей
Основная трудность точного решения задачи о движении границе раздела двух жидкостей в пористой среде заключается в том, что линии тока на границе раздела двух жидкостей. / 2 /
Рис. 1 Преломление линии тока на границе раздела жидкостей
Пусть кривая 1-1 (рис.1) является границей раздела двух жидкостей с вязкостями и и пусть например > (нефть вытесняется водой). Рассмотрим произвольную точку М границы 1-1 и проведем через нее касательную t и нормаль n к границе раздела жидкостей 1-1.
Найдем проекции скоростей фильтрации воды и нефти, находящиеся в данный момент в точке М, на касательную t и нормаль n считая проницаемость пористой среды к постоянной по обе стороны границы раздела.
Согласно условию неразрывности потока массы элементарные расходы обеих несжимаемых жидкостей через элемент границы раздела, включающий точку М, должны быть равны между собой. Отсюда следует, что нормальные составляющие скоростей фильтрации обеих жидкостей будут равны, т.е. w1n=w2n. Давление в пласте в точке М также должно быть одинаково для обеих жидкостей, так как при малых скоростях (ниже звуковых) разрыва давления в сплошном потоке быть не может. Касательные составляющие скоростей фильтрации обеих жидкостей будут определятся по закону Дарси:
; (1)
. (2)
Где:
и - скорости фильтрации воды и нефти соответственно, М/с;
проницаемость пласта, ;
и - динамическая вязкость воды и нефти соответственно, Па/с;
- градиент давления, Па/м.
Так как >, то из (1) и (2) получаем, что >. Отсюда следует, что результирующий вектор скорости фильтрации , касательный к линии тока АМ, будет больше вектора , касательного к линии тока нефти МВ. Следовательно, линии тока АМ и МВ, проходящие через точку М, будут иметь излом в точке М. Учет этого преломления линии тока на границе раздела жидкостей и составляет главную трудность в точном решении задачи продвижении границы раздела.
Линии тока не будут преломляться в двух случаях при прямолинейно-пароллельном и плоскорадиальном движениях раздела, когда . Эти задачи прежде всего и будут рассмотрены в данной главе. При этом жидкости (нефть и вода) считаются не сжимаемы, взаимно не растворимыми и химически не реагирующими между собой и с пористой средой. Вытеснение нефти водой предполагается происходящим полностью так называемое поршневое вытеснение.
2. Прямолинейно-параллельное вытеснение нефти водой
При поршневом вытеснении нефти водой в пористой среде плотности нефти и воды будем считать одинаковыми. Это позволит рассматривать плоскость контакта нефти и воды вертикальной. А различие в вязкостях нефти и воды будем учитывать.
В случае прямолинейно-параллельного движения схема вытеснения представлена на рис.2. На контуре питания и на галерее поддерживаются соответствующие постоянные давления Рк и Рг . Начальное положение контура нефтеносности X0 параллельно галерее и контуру питания.
Обозначим через Xв текущее расстояние до контура нефтеносности в момент времени t после начала вытеснения, через Lk - расстояние от контура питания до галереи, через Рв и Рн давление в любой точке водоносной и нефтеносной части пласта соответственно, через Р(t) - давление на границе раздела вода - нефть, отстоящей от контура питания на расстояние Xв.
Рис.2 Схема модели пласта при прямолинейно-параллельном движении границы раздела вода-нефть
Вспомним, что в случае установившегося прямолинейно-параллельного фильтрационного потока одной жидкости распределения давления и скорости фильтрации описываются следующими уравнениями:
(3)
. (4)
Р - давление в произвольной точке x, Па;
Рк - давление на контуре питания, Па;
Рг - давление на галерее, Па;
Lк - длина пласта, М.
При этом изобарами являются линии, параллельные галерее, и каждую изобару можно рассматривать как контур питания или как галерею. На основании формул (3) и (4) распределение давления и скорость фильтрации в водоносной области можно записать в виде
(5)
. (6)
- Скорость фильтрации воды, М/с.
Принимая за контур питания изобару, совпадающую с границей раздела жидкостей. Распределение давления и скорость фильтрации в нефтеносной области можно записать следующим образом:
; (7)
. (8)
- Скорость фильтрации нефти, М/c.
Найдем давление Р(t) на границе раздела. Вследствие не сжимаемости жидкостей и неразрывности потока линии тока будут иметь вид прямых, параллельных оси 0x ( на границе раздела преломления не будет), а скорость фильтрации во всех точках пласта будет одинаковой, т. е. .
Тогда из уравнений (6) и (8) получим
. (9)
Где :
и - Динамическая вязкость воды и нефти соответственно, Па/с.
Откуда на границе раздела жидкостей будет
. (10)
Определим теперь следующие характеристики фильтрационного потока нефти и воды.
1. Распределение давление в нефтеносной и водоносной областях. Для этого подставим (10) в (5) и (7):
; (11)
. (12)
РВ и РН - Давление в водоносной и нефтяной области соответственно, Па.
2. Скорость фильтрации. Подставим (10) в (6) и (8):
. (13)
3. Расход жидкости (дебит галереи) Q
Умножим (13) на площадь сечения Bh:
. (14)
B - Толщина пласта, М;
h - высота пласта, М;
Q - Установившейся дебит скважины, .
4. Градиент давления. Продифференцируем (11) и (12) по X:
. (15)
. (16)
4. Закон движения границе раздела находим из соотношения скорости фильтрации и средней скорости движения:
, (17)
Откуда
. (18)
Страницы: 1, 2
