Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 [ 41 ] 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78

единицу объема пласта как функции времени от начала возникновения дроссельного движения

--tVT--~ (VII. 94)

Из соответствия = СпАГп вычисляют относительное изменение пластовой температуры в результате найденных по (VII. 94) потерь тепла

-Ll = 4j/T. (VII.95)

Проверим на конкретном примере порядок изменений пластовой температуры от тепловых потерь (VII. 95). Пусть /г = 10 м; Яп = 2 ккал/м ч °С; = 1 ккал/м ч • °С; Сп = =

= 700 ккал/м °С. Тогда В = 30,6

- (VII.96)

Тж~Т, 300

Таким образом, если конвективный процесс нагревания пласта продолжается 100 ч, то средняя температура нагретой зоны понижается за счет потерь в кровлю и подошву в принятых конкретных условиях приблизительно на 3 % по отношению к разности (Т - Tq).

ГЛАВА Vlll

ТЕМПЕРАТУРА В СТВОЛЕ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ

§ 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Информация о тепловых явле-

ниях, происходящих в пласте, может быть получена путем глубинных измерений температур и давлений в потоке жидкости или газа в стволе скважины. Изменения температуры в стволе скважины являются итогом тепловых процессов, происходящих как в пласте, так и в самом стволе скважины. Температура на забое скважины управляется тепловыми явлениями в пласте. Но но мере удаления от забоя постепенно теряется влияние забойной температуры, и на устье скважины температура потока обычно не имеет ощутимой связи с забойной температурой. Последняя закономерность сохраняет силу и для нисходящих потоков в стволе нагнетательной скважины, где температура нагнетаемого агента на забое при ограниченных расходах практически не зависит от температуры на поверхности.

В вертикальном потоке совершается ряд энергетических превращений: нарастание или понижение потенциальной энергии, изменения кинетической и внутренней энергий, происходит теплообмен с окружающими горными породами, а в пределах продуктивных интервалов происходит смешивание пластовых жидкостей и газов, поступающих в ствол скважины из разных горизонтов с разными исходными температурами. Последнее приводит к калориметрическим температурным эффектам, представляющим интерес в области термометрии действующих скважин.

Задача определения температуры потока в стволе скважины в общем случае связана с определением ряда других, заранее не известных параметров, а именно: давления, плотности, скорости потока, а также учета теплопроводных потерь через стенки ствола скважины, учета изменений начальной температуры потока в зависимости от дроссельного эффекта в пласте и т. д. В такой общей постановке задача вертикального потока в стволе скважины еще не ставилась, однако методы расчета одномерных потоков в трубах разрабатывались многими авторами: К. И. Страховичем, С. А. Христиановичем, Г. И. Абрамовичем, Л. А. Вулисом, И. А. Чарным, А. Ю. Намиотом, Ю. П. Коротаевым и др.

Нам представляется, что для целей общего исследования восходящего потока в стволе скважины весьма удобным может оказаться

метод исследования одномерного неизотермического движения сжимаемой жидкости и газа в трубах, предложенный И. А. Чарным [77]. Используя уравнение сохранения энергии, уравнение Бернулли и термодинамические соотношения для энтальпии, И. А. Чарный получил систему двух обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка для давления и температуры. В некоторых частных случаях эта система может быть сведена к одному дифференциальному уравнению также первого порядка. К последнему случаю можно привести и задачу восходяш;его потока в стволе скважины после указанных ниже несуш;ественных упрош;ений.

Теплопроводные потоки в однородных горизонтально залега-юш;их горных породах в приствольной зоне скважины будут очень близки к радиальным. Расход теплопроводного потока в элементе высоты dz при постоянном перепаде температур АГ (z) между горными породами и потоком жидкости или газа можно определить по следуюш;ей точной формуле

M£L==lk{t)AT (z), (VIII. 1)

где "к - теплопроводность горных пород; k{t) - безразмерный коэффициент теплообмена между потоком веш;ества и окружаюш;ей средой, зависящий от геометрии теплопроводного потока и времени.

Для радиального потока вокруг ствола скважины коэффициент вычисляется с высокой точностью [91] по такой приближенной формуле

K(t) = --, (VIII. 2)

где Гд - радиус ствола скважины; а - температуропроводность горных пород.

Для плоскопараллельного теплопроводного потока, который может образоваться, например, около вертикальной щели или тектонического нарушения в случае миграции в них жидкости или газа, коэффициент определяется следующим образом

k,{t) = -L, (VIII. 3)

где L - длина щели.

В случае переменного перепада температур уравнение (VIII. 1) принимает вид свертки [91

dQ (z, t)

= kjk (t - T) 7;" dx. (VIII. 4)