Учебно-методический модуль №4 «эксплуатация скважин» учебно-методический блок №3




НазваниеУчебно-методический модуль №4 «эксплуатация скважин» учебно-методический блок №3
страница14/16
Дата публикации19.08.2013
Размер2.04 Mb.
ТипДокументы
zadocs.ru > Физика > Документы
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   16

2. Температурный режим насосных скважин при стационарном течении
При установившемся режиме насосной скважины теплообмен в системе определяется тем, что объем перекачиваемой насосом жидкости равен притоку ее из пласта.

Температура жидкости на выкиде насоса Твык в сравнении с температурой ее до контакта с погружной установкой Тс характеризует интенсивность теплообмена насоса и двигателя с окружающей средой.

Определение температуры жидкости на выкиде насоса не представляет особых трудностей, измерение же величины Тс требует проведения специальных трудоемких операций. Поэтому при большом числе измерений следует применять метод, основанный на использовании данных по фонтанным скважинам. Суть метода заключается в том, что для обследуемой насосной скважины на данном месторождении подбирается фонтанная скважина-аналог с примерно одинаковыми характеристиками, в основном формирующими распределение температуры в скважине (диаметр скважины, ее конструкция, особенности вскрытия продуктивного горизонта, обводненность продукции, дебит).

Значение температуры в фонтанной скважине Тс.ф на глубине, равной глубине спуска насоса, может служить отправной точкой при определении Тс, хотя даже при совершенно идентичных условиях в насосной скважине и в фонтанной скважине-аналоге Тс ≠ Тс.ф вследствие разных конструкций забойных участков. При теплообмене между движущимся потоком и окружающей породой на забойном участке фонтанной скважины существует дополнительное термическое сопротивление в виде относительно спокойного столба жидкости в кольцевом пространстве. Кроме того, может быть существенно различным и внутренний коэффициент теплоотдачи (от жидкости к стенке трубы).

Но указанные различия могут быть учтены, а разность между Тс.ф и Тс вычислена. Следовательно, по распределению температуры в скважине-аналоге представляется возможным получить информацию о температуре жидкости, поступающей к погружной установке. При этом исходное уравнение теплового баланса для получения расчетной формулы может быть записано в форме известного дифференциального уравнения конвективного теплообмена

(4.4)

где G - массовый расход жидкости; С - теплоемкость жидкости при постоянном давлении; К - коэффициент теплопередачи; Д - диаметр скважины (обсадной колонны);

Т* = (Т*пл - Г·х) - температура окружающей среды на расстоянии х от продуктивного пласта; Т*пл - температура окружающей среды при х = 0; Г - геотермический градиент.

При линейном распределении температуры окружающей среды в зависимости от глубины скважины уравнение (4.4) может быть представлено в виде линейного дифференциального уравнения, решение которого для граничных условий х = 0, T = Tпл записывается следующим образом:

(4.5)

Температура жидкости, поступающей к погружной установке, может быть определена по формуле (4.5), если принять

(4.6)

где Lскв - глубина скважины (расстояние до продуктивного пласта); Lсп - глубина спуска насосной установки.

Температура в фонтанной скважине определяется по аналогичной формуле, но при этом в уравнение (4.5) следует подставлять соответствующее значение коэффициента теплопередачи Кф.

Коэффициент теплопередачи в общем виде для забойного участка определяется из выражения:

для насосной скважины

(4.7)

для фонтанной скважины

(4.8)

где λ, λп, λст - коэффициенты теплопроводности соответственно перекачиваемой жидкости, породы и металла труб; θ = λ / (ρпСп) - коэффициент температуропроводности пород; Двнт, dвнт - внутренние диаметры соответственно обсадной колонны и фонтанных труб; Д, d - внешние диаметры соответственно обсадной колонны и фонтанных труб; α, αф - внутренние коэффициенты теплоотдачи на забойном участке соответственно насосной и фонтанной скважин; t - время.

Термическое сопротивление обсадных и фонтанных труб по сравнению с другими составляющими в выражениях (4.7) и (4.8) пренебрежимо мало. В начальный период t < (1- 10) сут определяющим в формуле (4.8) является термическое сопротивление столба жидкости, находящегося в относительном покое в кольцевом пространстве фонтанной скважины. При малых дебитах (Q < Qкр), не обеспечивающих турбулентного режима в НКТ, значительную роль играет внутреннее сопротивление. Аналогичная картина наблюдается в насосных скважинах, коэффициент теплопередачи для которых определяется по формуле (4.7). Но в этом случае критический дебит Qкр имеет гораздо большее значение.

Для последующих периодов работы скважины (t > 10 сут) обязательно должно учитываться термическое сопротивление породы. Расчеты, проведенные применительно к условиям теплопередачи в скважинах Ромашкинского месторождения, показали, что величина критического дебита (для забойного участка) насосной скважины находится в пределах 50-100 м3/сут, фонтанной - 20- 50 м3/сут. Верхний предел приведенных значений Qкр соответствует более высокой вязкости продукции скважин.

Таблица 4.2

Результаты измерений температуры и основные показатели скважин

Номер скважины

Диаметр обсадной колонны, мм

Мощность ПЭД, кВт

Дебит, т/сут

Обводненность продукции скважины, %

Температура, °C
















на выкиде насоса,

Твык

в фонтанной скважине-аналоге, Тс.ф

2313

146

20

102

0,5

39,1

30,8

2331

146

20

101

0

36,3

30,2

2410

146

20

53

42

46,6

31,5

2327

146

20

112

0

37,4

31,0

3139

146

20

123

55

36,0

30,6

5634

146

20

60

45

37,5

28,9

3685

168

20

100

0

37,1

32,4

392

168

20

130 .

19

41,6

34,9

2291

146

28

98

0

37,3

31,5

2293

146

28

90

0

38,7

31,4

9513

168

28

120

0

42,3

32,3

8032

168

28

76

8

37,7

29,0

729

168

28

125

10

44,4

33,6

9589

168

28

86

0

39,5

33,5

975

146

28

130

33

43,9

35,5

8064

168

28

84

0

41,7

28,2-

2339

146

40

124

0

44,7

32,9

730

168

40

128

80

41,3

32,6

3236

146

40

72

15

56,4

33.6

9099

146

40

90

0

44,2

33,6

9130

146

40

105

10

43,7

34,4

579

146

40

90

15

48,4

35,8

622

146

40

122

7

43,1

35,5

442

146

40

90

11

44,0

36,2

8012

168

40

80

0

53,0

30,0

8069

168

40

100

0

39,7

29,7


Внутренний коэффициент теплоотдачи α, и αф в выражениях (4.7) и (4.8) определяется по общеизвестным соотношениям, принятым в практике расчетов процесса теплообмена.

На ряде насосных и фонтанных скважин Ромашкинского месторождения при установившихся режимах были проведены замеры температуры на выкиде насоса, результаты которых приведены в табл. 4.2.

Для указанных в таблице скважин были определены поправки δк к значению температуры жидкости, поступающей к погружной электроцентробежной установке. Результаты этих расчетов и значения коэффициента теплопередачи и теплопритока в зоне погружной насосной установки представлены в табл. 4.3. Коэффициент теплопередачи на забойном участке насосной скважины оказался значительно выше, чем в соответствующем ин тервале фонтанной.

Таблица 4.3

Результаты тепловых расчетов в насосных скважинах,

работающих в установившемся режиме

Номер скважины

Коэффициент теплопере-

дачи, ккал/(мч·°С)

Температур-ная поправка δ = Тс - Тс.ф.,

°C

Параметр

Тс- Тс.ф ,

Г· l з

%

Тс, °С

Теплоприток в зоне на-сосной уста-новки

Твык -Тс,

°С

на забойном участке на-сосной сква-жины Кс

в фонтанной скважине-ана-

логе Кс.ф

2313

2,50

1,07

-0,88

8,4

29,9

9,2

2331

2,60

1,07

-1,10

10,5

29,1

7,2

2410

2,98

1,72

-1,09

10,4

30,4

16,2

2327

2,62

1,08

-0,96

9,1

30,0

7,4

3139

4,06

2,44

-0,58

5,5

30,0

6,0

5634

3,04

2,12

-0,68

6,5

28,2

9,3

3685

2,50

1,07

-1,025

9,7

31,4

5,7

392

3,40

1,44

-0,91

8,7

34,0

7,6

2291

2,44

1,06

-0,95

9,0

30,5

6,8

2293

2,39

1,06

-1,18

11.2

30,2

8,5

9513

2,66

1,08

-0,89

8,5

31,4

10,9

8032

2,42

1,33

-1,09

10,4

27,9

9,8

729

3,05

1,40

-0,89

8,5

32,7

11,7

9589

2,36

1,05

-1,17

11,1

32,3

7,2

975

3,74

2,00

-0,62

5,9

34,9

9,0

8064

2,34

1,05

-1,06

10,.1

27,1

14,6

2339

2,75

1,09

-1,06

10,1

31,8

12,9

730

4,40

2,82

-0,57

5,4

32,0

3,6

3236

2,70

1,48

-1,07

10,2

32,5

8,9

9099

2,40

1,06

-

-

33,6

10,6

9130

2,90

1,38

-0,94

9,0

33,5

10,2

579

2,84

1,51

-0,79

8,5

35,0

13,4

622

3,00

1,33

-1,35

10,3

34,1

9,0

442

2,74

1,37

-0,99

9,4

34,2

9,8

8012

2,30

1,05

-1,14

10,8

28,9

24,1

8069

2,50

1,07

-0,96

9,1

28,7

11,0


Их отношение колеблется в пределах 1,5 -2,5, а в среднем оно равно двум. Разница между температурой на верхних концах забойных участков фонтанной и насосной скважин и температурой окружающей их породы на том же участке достигает 10 - 11%. Для анализируемых скважин абсолютная величина необходимой температурной поправки (δ = Тc - Тс.ф) не превышает 1,5°С, а по отношению к теплопритоку в зоне насосной установки она может составлять 15-20%. Поэтому при тепловых расчетах и измерениях в системе насос-скважина .нельзя пренебрегать различием интенсивности теплообмена на забойных участках насосной и фонтанной скважин.

Из анализа данных табл. 4.3 следует, что определить влияние в отдельности каждого фактора (обводненности продукции скважины, мощности погружных электродвигателей и подачи насосной установки) на тепловой приток невозможно. Однако существует вполне определенная взаимосвязь между теплопритоком и комплексом параметров

(4.9

где Сн, Св - соответственно теплоемкости нефти и воды; В - объемная доля воды в продукции скважины; G - массовый расход. Указанная зависимость представлена на рис. 4.1.

С ростом указанного выше комплекса параметров степень нагрева жидкости в насосе падает. При этом следует отметить, что нагрев жидкости определяется не только подачей насоса, но и обводненностью продукции скважины. В скважинах с высокой обводненностью даже при небольшой подаче насоса тепловой приток невысок. И, наоборот, в безводной скважине нагрев пластовой жидкости может оказаться значительным даже при высоком дебите. Абсолютное значение нагрева жидкости в зоне насосной установки, как видно из рис. 4.1, достигает большой величины (до 25 °С) и в среднем составляет 8 - 12 °С.

Судя по фактическим данным измерений теплопритока, существует критическое значение комплекса параметров, ниже которого наблюдается резкий скачок в значениях (Твык - Тс), что необходимо учитывать при рассмотрении теплообмена в процессе освоения насосной скважины после подземного ремонта.

С точки зрения температурного режима погружного электродвигателя важно выделить из общего теплопритока ту часть, которая непосредственно связана с зоной его действия, т. е. величину ΔТдв, учитывая, что приращение температуры жидкости непосредственно в насосе ΔТнас может быть подсчитано достаточно просто. Следовательно,

(4.10)

где ΔТ = (Твык - Тс) - суммарный теплоприток в зоне погружной насосной установки; ΔТдв, ΔТнас - теплоприток соответственно в зонах двигателя и насоса.

Величина ΔТнас определяется теплопритоком, связанным с работой сжатия и передачей теплоты во внешнюю среду:

(4.11)

Первое слагаемое в этом уравнении пренебрежимо мало, а значение ΔQсж определяется из выражения

(4.12)

где ηнас - коэффициент полезного действия насоса; Тн - средняя температура жидкости в насосе; μр - коэффициент, учитывающий сжимаемость пластовой жидкости,

(4.13)

ΔРнас - перепад давления, развиваемый насосом. Учитывая, что

(4.14)

на основе (4.11) и (4.12) можно написать:

(4.14)

Поскольку погрешности в измерении величин, входящих в выражение (4.14), могут быть значительными, в некоторых случаях более обоснованным будет определять ΔNдв по известной относительной величине



или по величине

(4.15)

Значение δΔТ, определяемое из (4.14) и выражения



будет иметь вид

(4.16)

Расчеты показывают, что величина δΔТ находится в пределах 1,5 - 2, т. е. при работе системы на стационарном режиме доля тепла, поступающего от погружного электродвигателя, может достигать 35 - 40% всего теплопритока в зоне погружной установки. Это следует учитывать при теоретических расчетах нагрева жидкости в насосных скважинах.

Для рассматриваемых здесь скважин температура жидкости в зоне погружного двигателя может повышаться в среднем на 3 - 5°С, а при малых значениях G[1+(Св - Сн)/Cн·В] - до 8 - 10°С.
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   16

Похожие:

Учебно-методический модуль №4 «эксплуатация скважин» учебно-методический блок №3 iconУчебно-методический комплекс информация о дисциплине
Транспортное право: учебно-методический комплекс (информация о дисциплине, рабочие учебные материалы, информационные ресурсы дисциплины,...

Учебно-методический модуль №4 «эксплуатация скважин» учебно-методический блок №3 iconУчебно-методический комплекс Блок контроля освоения дисциплины
Информатика: учебно-методический комплекс (блок контроля освоения дисциплины: методические указания к выполнению курсовой работы;...

Учебно-методический модуль №4 «эксплуатация скважин» учебно-методический блок №3 iconУчебно-методический комплекс «История экономических учений и управленческой мысли»
Учебно-методический комплекс утвержден на заседании кафедры экономики и финансов. Протокол № от

Учебно-методический модуль №4 «эксплуатация скважин» учебно-методический блок №3 iconУчебно-методический комплекс удк 342 ббк
Учебно-методический комплекс предназначен для студентов государственно-правовой специализации

Учебно-методический модуль №4 «эксплуатация скважин» учебно-методический блок №3 iconУчебно-методический комплекс по курсу «прогнозирование и планирование экономики»
Учебно-методический комплекс подготовили: доцент, к э н. Трушин Ю. М., ассистент Гаркавая В. Г

Учебно-методический модуль №4 «эксплуатация скважин» учебно-методический блок №3 iconУчебно-методический комплекс институты
Техника транспорта, обслуживание и ремонт: учебно-методический комплекс / сост. Л. Л. Зотов, С. Е. Иванов. Спб.: Изд-во сзту, 2009....

Учебно-методический модуль №4 «эксплуатация скважин» учебно-методический блок №3 iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «цены и ценообразование»
Учебно-методический комплекс обсужден и утвержден на заседании кафедры налогов и таможенного дела (протокол №3 от 18 октября 2010...

Учебно-методический модуль №4 «эксплуатация скважин» учебно-методический блок №3 iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «Экономическая теория»
Учебно-методический комплекс предназначен для самостоятельной работы студентов экономического факультета дневной формы обучения

Учебно-методический модуль №4 «эксплуатация скважин» учебно-методический блок №3 iconУчебно-методический комплекс учебной дисциплины психология делового общения 100200. 62 «Туризм»
Учебно-методический комплекс одобрен методической комиссией факультета социального управления

Учебно-методический модуль №4 «эксплуатация скважин» учебно-методический блок №3 iconУчебно-методический комплекс дисциплины «Международное право»
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов