Истечение жидкости через насадки и отверстия.

Для того чтобы определить число Рейнольдса, сначала необходимо определить скорость движения жидкости по трубе по формуле (2.10)[5]:(2.10)где Qб –суммарный суточный дебит, м3/с ;ω –площадь поперечного сечения НКТ, м2Скорость движения жидкости по трубе будет определена, если будет известна площадь поперечного сечения НКТ, которая может быть определена по формуле (2.11)[5]:,(2.11)где π –число Пи – 3,14159;d –внутренний диаметр насосно-компрессорных труб (НКТ), мРасчет числа РейнольдсаВыполним расчеты, когда к батарее подключена одна скважина, т.е. при n=1.Определим площадь поперечного сечения НКТ по формуле (2.11):,Далее определим среднюю скорость фильтрации по формуле (2.10):Определим число Рейнольдса по формуле (2.9):Выполним расчеты, когда к батарее подключены две скважины, т.е. при n=2.Определим среднюю скорость фильтрации по формуле (2.10):Определим число Рейнольдса по формуле (2.9):Выполним расчеты, когда к батарее подключены три скважины, т.е. при n=3.Определим среднюю скорость фильтрации по формуле (2.10):Определим число Рейнольдса по формуле (2.9):Выполним расчеты, когда к батарее подключены четыре скважины, т.е. при n=4.Определим среднюю скорость фильтрации по формуле (2.10):Определим число Рейнольдса по формуле (2.9):Выполним расчеты, когда к батарее подключены пять скважин, т.е. при n=5.Определим среднюю скорость фильтрации по формуле (2.10):Определим число Рейнольдса по формуле (2.9):Аналогично выполним расчеты забойного давления скважины при n=6,7,…15.Для расчетов используем электронную таблицу MS Excel. Результаты расчета сведем в таблицу 2.5. Определение коэффициента Дарси (λ)Коэффициент Дарси следует определить для условий ламинарного и турбулентного режимов фильтрации течения жидкости по стволу скважин, входящих в кольцевую батарею [4, 6]. Смена режима движения жидкости наступает при критическом значении числа Рейнольдса равном Reкр = 2320 [4, 6].При значении числа Рейнольдса меньше 2320 наблюдается ламинарный режим течения жидкости [4, 6]. При значении числа Рейнольдса больше или равным 2320 наблюдаются вначале переходный режим (при значениях близких к 2320), а затем турбулентный режим движения жидкости [4, 6]. В зависимости от числа Рейнольдса выбираются формулы для расчета коэффициента Дарси (таблица 2.6) [4, 6]. Таблица 2.6 – Формулы для расчета коэффициента Дарси в зависимости от числа РейнольдсаФормула для числа РейнольдсаРасчет числа РейнольдсаФормула для коэффициента ДарсиЛаминарный режимRe < 2320λтр= 64/ReТурбулентный режимReкр < Re < 20d/Δ2 320 < Re < 7 263,15ФормулаБлазиуса20d/Δ < Re < 500d/Δ7 263,15 < Re < 181 575Формула АльтшуляRe>500d/ΔRe> 181 575Примечание к таблице 2.6. d – внутренний диаметр НКТ, м; – эквивалентная шероховатость НКТ, м.Таблица 2.5 – Результаты расчетов третьего заданияКол-во скв, nQбw, живое сечениеv, скорость движения жидкостиПараметр ReКоэффи-циентДарси λтрМестные потериПотери по длинеобщие суммарные потериЗабойное давление скв.,штм3/см2м3/смммПа10,001890000,0037370,505753286089,16630,035820,006518511,7037555411,710274014048597,7120,000945000,0037370,252876643044,58310,042590,00162963,4789429673,480572613979570,6830,000630000,0037370,168584432029,72210,031530,00072431,1447233661,145447613959984,740,000472500,0037370,126438321522,29160,042040,00040740,8585425250,858949913957581,6950,000378000,0037370,101150661217,83330,052550,00026070,686834020,687094813956140,2460,000315000,0037370,084292211014,8610,063060,00018110,5723616830,572542813955179,4370,000270000,0037370,07225047869,880890,073570,00013300,4905957280,490728813954493,2180,000236250,0037370,06321916761,145780,084080,00010190,4292712620,429373113953978,5990,000210000,0037370,05619481676,574030,094590,00008050,3815744550,381654913953578,35100,000189000,0037370,05057533608,916630,105100,00006520,343417010,343482213953258,17110,000171820,0037370,04597757553,560570,115620,00005390,3121972820,312251213952996,22120,000157500,0037370,04214611507,430520,126130,00004530,2861808420,286226113952777,94130,000145380,0037370,03890410468,39740,136640,00003860,2641669310,264205513952593,24140,000135000,0037370,03612523434,940450,147150,00003330,2452978640,245331113952434,93150,000126000,0037370,03371689405,944420,157660,00002900,2289446730,228973613952297,73В рассматриваемой задаче максимальное число РейнольдсаRe = 6089,73. Оно попадает в диапазон 2 320 < Re < 7 263,15, в котором расчет ведется по формуле Блазиуса (для n = 1 и n = 2) [4, 6]. Для n = 1:Для n = 2:Для n = 3, 4, 5, … 15 – ламинарный режим течения, следовательно, расчет ведем по формуле λтр= 64/Re.Для n = 3:λтр= 64/Re = 64 / 2029,91 = 0,03153.Для n = 4:λтр= 64/Re = 64 / 1522,43 = 0,04204.Для n = 5:λтр= 64/Re = 64 / 1217 = 0,05259.Аналогично выполним расчеты забойного давления скважины при n=6,7,…15.Для расчетов используем электронную таблицу MS Excel. Результаты расчета сведем в таблицу 2.5. Определение местных потерь, потерь напора на трение, забойных давленийОпределение местных потерь и потерь напора на трение в гидравлических сопротивлениях из соотношения (1.14) [4, 6]:(2.12) где Σhп –общие потери напора в гидравлических сопротивлениях, м;Σhм –местные потери напора, включающие потери на фильтр, м;hl+lэкв–потери на трение по длине,мМестные потери напора (Σhм) определяем по формуле Вейсбаха (2.13)[4, 6]:, (2.13)где ξм=0,5- коэффициент местных сопротивлений, доли ед.;ν – скорость фильтрации, м/с;g –ускорение свободного падения, равно 9,81 м/с2.РешениеПри n=1:, При n=2:, Аналогично выполняем расчеты местных потерь при n=3,4,….15.Для расчетов используем электронную таблицу MS Excel. Результаты расчета сведем в таблицу 2.5. Потери на трение по длине определяем по формуле Вейсбаха-Дарси (2.14) [4, 6]:, (2.14)где λтр –коэффициент Дарси для переходной зоны турбулентного движения, д.едН1–глубина добывающей скважины, мlэкв–эквивалентная длина местных сопротивлений НКТ (12% от Н1)ν–средняя скорость жидкости по трубе, м/сd–внутренний диаметр НКТ, мg–ускорение свободного падения, м/с2Решение:При n=1:, Аналогично выполняем расчеты при n=2,3…..15.Для расчетов используем электронную таблицу MS Excel. Результаты расчета сведем в таблицу 2.5. Теперь найдем общие потери напора, просуммируем потери на трение по длине и местные потери, получим:При n=1: (2.15) Аналогично выполняем расчеты при n=2,3…..15.Для расчетов используем электронную таблицу MS Excel. Результаты расчетов местных и общих потерь напора заносим в таблицу 2.5.Зная все расчетные величины параметров найдем забойное давление по формуле (2.16)[4, 6]:(2.16)где ρ –плотность нефти в стволе скважины, кг/м3Н1–глубина добывающей скважины, мg–ускорение свободного падения, м/с2Σhn–суммарные потери на трение по длине трубы и местные потери, мPм(э)–избыточное давление на устье эксплуатационной скважины, ПаРешение:При n = 1: ПаВыполним расчеты давления на забое аналогично для n=2,3,4,…..15. Для расчетов используем электронную таблицу MS Excel. Результаты расчетов занесем в таблицу 1.7.Построение графика зависимости забойного давления в скважинах от количества скважин в батарее при движении нефти в НКТПостроим график зависимости распределения забойного давления по стволу скважины Рс =f(n) по значениям Рс при n = 1, n = 2, n = 3, … n = 15 и количеству скважин в батарее при движении жидкости по стволу скважины в насосно-компрессорных трубах (НКТ) (рис.2.3)[4, 6].Проанализировав график [4, 6], изображенный на рис. 2.3, можно сделать вывод о том, что данные точки графика зависимости забойного давления от количества скважин можно аппроксимировать полиномом шестой степени (2.17) с точностью R=0,998[4, 6]. y = 0,978x6 - 53,174x5 + 1151,3x4 - 12619x3 + 73347x2 - 213655x + 1107(2.17)где у – забойное давление, Па, х – количество скважин, шт. Рисунок 2.3 – График зависимости забойного давления от количества скважинСформированная итоговая таблица 2.5 результатов расчетов числа Рейнольдса, скорости фильтрации, коэффициента потерь на гидравлическое сопротивление Дарси, потерь на трение, давления на забое в зависимости от количества скважин в батарее будет итоговой.Выводы Действие закона Дарси в зависимости от количества скважин в кольцевой батарее, при котором действует ламинарный закон движения жидкости в призабойной зоне и по стволу скважины.На основании графика зависимости забойного давления (рисунок 2.3) в стволе скважины и таблицы 2.5, в условиях нерадиальной фильтрации и выполненных расчетов, движение будет ламинарным при количестве скважин в батарее более 2 шт., движение жидкости будет осуществляться с минимальными потерями напора. ЗаключениеРежим залежи оказывает влияние на ее эксплуатацию. Режим залежи хорошо характеризуется кривыми, отражающими в целом по залежи поведение пластового давления, динамику годовой добычи нефти (газа) и воды, промыслового газового фактора. Эти кривые в совокупности с другими данными об изменении фонда скважин, среднего дебита на одну скважину и т.д. представляют собой график разработки залежи. В курсовойработе были рассмотрены и рассчитаны режимы залежи с преобладанием одного из видов природной энергии.В теоретической части работы были рассмотрена классификация типов отверстий и насадок, расход и скорости истечения жидкости из отверстий и насадок, которые зависят от их формы и типа. Форма и тип отверстия или насадка учитывается в расчетах расхода и скорости путем введения дополнительных коэффициентов – сжатия струи , скорости и расхода .В практической части курсовойработы произведено определение суммарного суточного отбора нефти в условиях одномерного движения радиального притока жидкости к одной несовершенной скважине. По результатам расчета суточный дебит скважины равен Q = 237,53 м3/сут. Определение оптимального количества скважин в кольцевой батарее в условиях нерадиального потока фильтрации жидкости при справедливости закона Дарси позволило построить график зависимости забойных давлений в скважинах при неустановившейся фильтрации потока упругой жидкости в зависимости от числа скважин в батарее и график индикаторной кривой зависимости дебита нефти в м3/сут от депрессии в кгс/см2. График зависимости забойных давлений в скважинах при неустановившейся фильтрации потока упругой жидкости в зависимости от числа скважин в батарее был аппроксимирован полиномом третьей степени с точностью R=0,9997. Определение режима фильтрации жидкости по стволу скважины с учетом потерь на трение и местных потерь напора при ламинарном и турбулентном режимах движения позволило определить, что при количестве скважин больше или равным трем режим движения жидкости ламинарный и поэтому движение жидкости будет осуществляться с минимальными потерями. Список литературы1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для машиностроительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. – М: Альянс, 2010. – 423 с.2. Гидродинамические исследования скважин: анализ и интерпретация данных/ Т.А. Деева, М.Р. Камартдинов, Т.Е. Кулагина, П.В. Мангазеев. – Томск: изд-во ЦППС ИД ТПУ, 2009. – 241 с.3. Иктисанов, В.А. Определение фильтрационных параметров пластов и реологических свойств дисперсных систем при разработке нефтяных месторождений/В А.Иктисанов. – М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2001. – 212 с.4. Ипатов, А.И. Геофизический и гидродинамический контроль разработки месторождений углеводородов/ А.И. Ипатов, М.И. Кременецкий. – М.: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»; Институт компьютерных исследований, 2005. – 780 с.5. Кременецкий, М.И. Гидродинамические и промыслово-технологические исследования скважин: учебное пособие / М.И. Кременецкий, А.И. Ипатов.- М.: МАКС Пресс, 2008. – 476 с.6. Нефтегазопромысловая геология и гидрогеология: учебник для вузов / В.Г. Каналин, С.Б. Вагин, М.А. Токарев, Г.А. Ланчаков, А.И. Пономарев. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2006. – 372 с.7. Савин, И.Ф. Основы гидравлики и гидропривод: учебник / И. Ф. Савин, П. Ф. Сафонов. – М.: Высш. школа, 1978. — 222 с.