Рефотека.ру / Геология

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.


Исследование работы скважиныИсследование работы скважины

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).


Исследование работы скважины

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.


Исследование работы скважины

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:


Исследование работы скважины (1)

Исследование работы скважины (2)


А если эту же изобару, совпадающую с Исследование работы скважины, принять за контур питания, то распределение давления и скорость фильтрации в нефтеносной области можно записать так:


Исследование работы скважины (3)

Исследование работы скважины (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 Исследование работы скважины В результате получим


Исследование работы скважины (5)


Определим характеристики рассматриваемого плоскорадиального фильтрационного потока нефти и воды.

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


Исследование работы скважины, при Исследование работы скважины; (6)

Исследование работы скважины, при Исследование работы скважины. (7)


Скорости фильтрации жидкостей определяем


Исследование работы скважины при Исследование работы скважины; (8)

Исследование работы скважины приИсследование работы скважины. (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).

Дебит скважины Q найдем, умножив скорость фильтрации Исследование работы скважины на площадь Исследование работы скважины:


Исследование работы скважины (10)

Исследование работы скважины (11)


При постоянной депрессии Исследование работы скважины 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 Исследование работы скважины формула (10) превращается в формулу Дюпюи.

Время прохождения частицей жидкости заданного участка от Исследование работы скважины до Исследование работы скважины определяем


Исследование работы скважины (12)


Время вытеснения всей нефти водой T найдем, подставив в уравнение (12) Исследование работы скважины . В результате получим (пренебрегая Исследование работы скважины по сравнению с Исследование работы скважины)


Исследование работы скважины (13)


Определяем коэффициент продуктивности по формуле


Исследование работы скважины. (14)


7. Для определения линейности фильтрации определим число Рейнольдса по формуле Щелкачёва В.Н.:


Исследование работы скважины, (15)

скважина фильтрация нефть плоскорадиальный

где Исследование работы скважиныкинематический коэффициент вязкости воды, определяемый по формуле[1]


Исследование работы скважины. (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:


Исследование работы скважины

Исследование работы скважины


Для определения закона фильтрации определим скорость фильтрации воды у скважины по формуле(2):


Исследование работы скважины


Для определения линейности фильтрации найдём число Рейнольдса по формуле (15):


Исследование работы скважины.


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:


Исследование работы скважины


Дебит определяем по формуле (10):


Исследование работы скважины


Определяем коэффициент продуктивности по формуле (14):


Исследование работы скважины


Распределение давления в водоносной и нефтеносной областях определяется по формулам (6) и (7).

При r = 150м:


Исследование работы скважины


Распределение скоростей фильтрации определяем по формулам (8) и (9). При r = 150 м:


Исследование работы скважины


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).

Исследование скважины при rВНК = 0,7RК

rВНК = 0,7∙850 = 595 м.

По формуле (5) определяем давление на границе ВНК:


Исследование работы скважины


Дебит определяем по формуле (10):


Исследование работы скважины


Определяем коэффициент продуктивности по формуле (14):


Исследование работы скважины


Распределение давления в водоносной и нефтеносной областях определяется по формулам (6) и (7).

При r = 150м:


Исследование работы скважины


Распределение скоростей фильтрации определяем по формулам (8) и (9). При r = 150 м:


Исследование работы скважины


Результаты расчёта давления и скоростей фильтрации заносим в таблицу 3.


Таблица 3 – Результаты расчёта давления и скоростей фильтрации

r, м w, м/сут p, МПа
0,1 7,452351 4,80
0,15 4,968234 5,10
0,5 1,49047 5,99
1 0,745235 6,50
2 0,372618 7,01
5 0,149047 7,69
10 0,074524 8,20
20 0,037262 8,71
50 0,014905 9,39
100 0,007452 9,90
150 0,004968 10,20
200 0,003726 10,42
400 0,001863 10,93
700 0,001065 11,26
850 0,000877 11,30

Строим кривую депрессии, гидродинамическое поле (рисунок 7), график распределения скоростей (рисунок 8а и 8б) и индикаторную диаграмму (рисунок 9).


2.2 Расчёт времени прохождения первых и последних 10 метров и времени вытеснения нефти водой


Время прохождения частицей жидкости первых и последних 10 м определяем по формуле (12):

Для первых 10 м: R0 = 850 м; rн = 840 м:


Исследование работы скважины


Для последних 10 м: R0 = 10 м; rн = 0,1 м:


Исследование работы скважины


Определяем время вытеснения всей нефти водой по формуле (13):


Исследование работы скважины.


2.3 Расчёт падения давления на границе ВНК в зависимости от времени и изменения дебита


По формулам (5), (10) и (12) определяем давление на границе ВНК и изменении дебита от времени.

При rн = 100 м:


Исследование работы скважины

Исследование работы скважины


Результаты расчётов заносим в таблицу 4.


Таблица 4 – Результаты расчетов падения давления на границе ВНК в зависимости от времени и изменения дебита

rН, м pВНК, МПа t, лет q, м3/сут
0,15 5,68 288,83701 220,65
0,5 7,53 288,83697 172,00
1 8,27 288,83682 152,62
2 8,85 288,83613 137,17
5 9,47 288,83076 120,98
10 9,85 288,80975 111,06
50 10,52 288,02566 93,31
100 10,75 285,36809 87,29
200 10,95 274,06732 82,01
300 11,06 254,42857 79,21
500 11,18 189,14030 75,93
700 11,26 88,11543 73,92
800 11,29 23,91452 73,15
850 11,30 11,64795 72,81

Проверим время до прорыва воды по приближенной формуле, приняв q = const:


Исследование работы скважины (15)


где Исследование работы скважины – объём нефти, содержащийся в пласте, вычисляется по формуле:


Исследование работы скважины


q – дебит скважины, определённый по графику на рисунке 11, q = 75 м3/сут.


Исследование работы скважины


Итак, время вытеснения всей нефти водой по точной и приближенной формулам приблизительно равны.


Заключение


В курсовой работе исследовались гидродинамические и другие характеристики работы скважины. В результате проведенных исследований были получены зависимости распределения давления в пласте, дебиты скважин в начальный и конечный моменты работы пласта. Проведены исследования при различных положениях водонефтяного контакта. Рассчитано время прохождения первых и последних десяти метров пласта, также рассчитано время вытеснения нефти водой. Построены графики падения давления на границе ВНК и изменения дебита.

В результате расчётов можно сделать вывод о том, что пласт обладает малой проницаемостью и для вытеснения всей нефти потребуется длительное время.

При разработке месторождения выгоднее добывать нефть при естественном режиме работы пласта. Система поддержания пластового давления с помощью закачки воды является эффективным способом повышения нефтеотдачи пласта.


Список используемых источников


1. Басниев К.С. Подземная гидравлика: учебник для вузов/ Басниев К.С., Власов А.М., Кочина И.Н., Максимов В.М. – М.: Недра, 1986, 303 с.

2. Вихарев А.Н. Решение задач по подземной гидравлике: учеб. пособие для вузов/ Вихарев А.Н., Долгова И.И. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005, 91 с.

3. Курс лекций «Подземная гидромеханика».

Похожие работы:

  1. • Состав коллекторов пласта месторождения. Типы ...
  2. • Диплом-Нейросетевая система для управления и ...
  3. • Геофизические методы исследования горизонтальных ...
  4. • Геофизические методы исследования скважин
  5. • Исследование нефтяных скважин при установившихся ...
  6. • Гидродинамические методы исследования скважин на ...
  7. • Метод исследования газовых скважин при стационарных ...
  8. • Газогидродинамические методы исследования
  9. • Расчет стоимости исследования скважины методом ...
  10. •  ... по данным геофизических исследований скважин
  11. • Гидродинамические исследования скважин Ямсовейского ...
  12. • Гидродинамические методы исследования скважин на ...
  13. • Исследование влияния состава ...
  14. • Распределение температуры по стволу скважины с целью ...
  15. •  ... бурения наклонно-направленной скважины глубиной 1773 ...
  16. • Комплекс геофизических исследований скважин ...
  17. • Газлифтный способ добычи нефти
  18. • Термометрия
  19. • Диагностика газовой скважины по результатам ...
Смотреть все похожие работы
Рефотека ру refoteka@gmail.com