Подземная гидромеханика, как основа технологии добычи нефти и газа.
Профессор П.К.Германович
ГИДРАВЛИКА И НЕФТЕГАЗОВАЯ ГИДРОМЕХАНМКА
Часть 2 Подземная гидромеханика
Курс лекций
Электронное учебное пособие
УЛЬЯНОВСК 2015
Министерство образования и науки РФ
Ульяновский государственный университет
Инженерно-физический факультет высоких технологий
Кафедра нефтегазового дела и сервиса
Профессор П.К.Германович
ГИДРАВЛИКА И НЕФТЕГАЗОВАЯ ГИДРОМЕХАНМКА
Часть 2 Подземная гидромеханика
Курс лекций
Электронное учебное пособие
Ульяновск 2015
Данное учебное пособие «Подземная гидромеханика» предназначено для студентов и слушателей Ульяновского государственного университета, изучающих дисциплину« Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика».
В учебном пособии рассматриваются основы общего курса «Подземная гидромеханика ». Приведены сведения по законам фильтрации нефти, газа и воды в пластах, рассмотрены математические модели однофазной фильтрации пластовых флюидов, дано понятие об установившемся и неустановившемся движении жидкости и газа в пористой среде, рассмотрена теория многофазной фильтрации несмешивающихся жидкостей.
Учебное пособие разработано профессором кафедры нефтегазового дела и сервиса кандидатом технических наук, профессором
П.К. Германовичем.
Рекомендовано к изданию на заседании кафедры « » _______ 2015 года, протокол № .
Содержание
стр
Введение. ……………………………………………………………….
Лекция 1. Подземная гидромеханика как наука о движении
нефти, газа и воды в пластах……………………………………….
1.1. Подземная гидромеханика как основа технологии добычи нефти
и газа……………………………………………………………………………..
1.2. Краткая характеристика важнейших этапов развития подземной гидромеханики…………………………………………………………….
1.3 Краткие сведения о классификации режимов нефте- газо-
водоносных пластов………………………………………………………………
Лекция 2. Законы фильтрации нефти, газа и воды……………..
2.1. Основные понятия и определения, относящиеся к движению
жидкости в пористой среде………………………………………………………
2.2. Основные законы фильтрации…………………………………………….
2.3. Определение коэффициента фильтрации………………………………..
2.4. Безнапорное движение жидкости в пористой среде…………………….
2.5. Напорное движение жидкости в пористой среде……………………….
2.6. Особенности фильтрации неньютоновских жидкостей…………………
Лекция 3. Математические модели однофазной
фильтрации пластовых флюидов………………………………….
Моделирование основных процессов фильтрации пластовых
флюидов………………………………………………………………………….
3.1. Гидродинамические модели повышения нефте- газо-
конденсатоотдачи……………………………………………………………….
3.2. Изотермическая фильтрация флюидов в нефтегазовых пластах………
Лекция 4. Установившееся и неустановившееся движение жидкости и газа в пористой среде…………………………………..
4.1. Установившееся движение жидкости и газа в пористой среде…………
4.2. Неустановившееся движение жидкости в пористой среде……………..
4.3. Движение жидкости и газа в трещиноватых и трещиновато-
пористых средах…………………………………………………………………..
Лекция 5. Теория многофазной фильтрации
несмешивающихся жидкостей……………………………
5.1. Смешивающиеся и несмешивающиеся жидкости………………………….
5.2. Теория двухфазной фильтрации несмешивающихся жидкостей………..
5.3. Основы теории фильтрации многофазных систем…………………………
Заключение………………………………………………………….
Литература. …………………………………………………………………..
Введение
Подземная гидромеханика – наука о движении жидкостей, газов и их смесей в пористых и трещиноватых горных породах – теоретическая основа разработки нефтяных и газовых месторождений.
В основе подземной гидромеханики лежит представление о том, что нефть, газ и вода, заключённые в пористой среде, составляют единую гидравлическую систему
Применение различных типов фильтров на технических средствах службы горючего с различными фильтровальными материалами, изучение курсантами устройства и правил эксплуатации этих фильтров, требует знания определенных понятий и законов о движении жидкостей через пористую сферу ( фильтрации).
В ряде случаев при фильтрации жидкости наблюдались отклонения от линейного закона фильтрации. Эти отклонения связаны с изменением скорости движения жидкостей и газов, диаметров частиц, изменения скорости движения жидкости в зависимости от времени.
В учебном пособии рассматриваются процессы происходящие в пористой среде при движении жидкостей и газов в зависимости от скорости движения жидкости как постоянные, так и изменяющиеся во времени, а такие в зависимости от скорости движения жидкостей и газа.
Под многофазной жидкостью в подземной гидромеханике понимается смесь жидкости и газа, смесь нефти и воды, смесь нефти, воды и газа. Последняя в отличие от первых двух, представляющих двухфазную систему, является трехфазной системой, поскольку она содержит три разных фильтрующихся компонентов – нефть, воду и газ. Фильтрации многофазных жидкостей посвящено много научных трудов, как теоретических, так и экспериментальных, опубликовано достаточное количество научных работ, однако эта проблема до сих пор стоит в ряду перспективных исследований.
Лекция 1. Подземная гидромеханика, как наука одвижении нефти, газа и воды в пластах.
Подземная гидромеханика, как основа технологии добычи нефти и газа.
Подземная гидромеханика – наука о движении нефти, газа и воды в пластах, сложенных пористыми и трещиноватыми горными породами.
Если учесть буквальный смысл термина гидравлика, то было бы правильнее науку о движении нефти, газа и воды в пластах назвать механикой жидкостей и газов в пористой среде. Последнее название более верно и потому, что при изучении фильтрации жидкостей и газов в пористой среде используются не только упрощенные методы гидравлики, но и математически строгие, общие методы гидромеханики. Поэтому, для простоты сохраним за упомянутой наукой более привычное название, укоренившееся уже и как название соответствующей учебной дисциплины – «Подземная гидромеханика».
При любом способе добычи нефти и газа возбуждается их движение в пласте; поэтому без знания подземной гидромеханики нельзя обоснованно решить важнейшие задачи технологии нефтедобычи и добычи газа – нельзя выбрать систему разработки месторождения и режим эксплуатации скважин, которые были бы наиболее рациональны для данных пластовых условий и в то же время наиболее удовлетворяли планово-экономическим требованиям.
Указания на необходимость знания законов подземной гидромеханиики для решения проблем технологии нефтедобычи, нужно подчеркнуть, что знания только этих законов недостаточно для изучения сложных процессов фильтрации жидкостей и газов в пластовых условиях. Действительно, громадная удельная поверхность пористой среды (величина поверхности стенок поровых каналов, приходящаяся на единицу объёма образца пористой горной породы) и малые диаметры зерен и поровых каналов указывают на то, что роль молекулярных сил может быть относительно велика. Поэтому необходимо считаться с прямым и косвенным влиянием поверхностных явлений на процессы движения жидкости в пористой среде. Кроме того, для очень многих месторождений характерны высокие и снижающиеся в процессе разработки пластовые давления, высокие пластовые температуры; часто в одних и тех же порах пласта одновременно находятся нефть, газ и вода, причем иногда физико-химические свойства законтурной (краевой) воды сильно отличаются от свойств связанной (сингенетичной, реликтовой, погребенной) воды, плёнка которой обволакивает зерна нефтесодержащей породы. По мере падения пластового давления, выделения газа из раствора и продвижения краевой воды внутрь контура нефтеносности в пласте могут развиваться сложные физико-химические процессы, оказывающие существенное влияние на особенности движения жидкостей и газов в пластах. Не менее сложные физико-химические явления возникают при закачке в нефтеносный пласт воды, воздуха или газа, например для поддержания или восстановления пластового давления. Следовательно, физикохимия пласта столь же важны для изучения поведения нефтегазоносного месторождения в процессе его разработки и эксплуатации, как и подземная гидромеханика.
Итак, подземная гидромеханика, физика и физикохимия пласта являются (наряду с промысловой геологией и отраслевой экономикой) основами современной технологии нефтедобычи. Без комплексного развития этих наук и внедрения их достижений в нефтепромысловую практику невозможен прогресс технологии нефтедобычи.
В подземной гидромеханике приходится иметь дело со многими из тех законов движения жидкостей и газов в пористой среде (с законами фильтрации), которые имеют важное значение не только в области технологии добычи нефти и газа, но и в гидрогеологии, инженерной геологии, гидротехнике, химической технологии и т. д. В самом деле, теория фильтрации является основной для решения, например, следующих важных проблем водоснабжения и ирригации: расчёт притоков жидкости к искусственным водосборам и дренажным сооружениям, изучение режима естественных источников и подземных потоков и т. д. в гидротехническом строительстве и при проведении крупных инженерно-геологических работ приходится рассчитывать фильтрацию вод под плотинами и в обход плотин, фильтрацию через тело земляных плотин, осуществлять искусственное понижение уровня грунтовых вод, бороться с грунтовыми водами при оползнях. При проведении подземной газификации (в каменноугольной промышленности) необходимо учитывать особенности движения газов в пористой среде. В керамической промышленности возникает задача о фильтрации жидкостей и газов через стенки сосудов, в химической промышленности – задача о движении реагентов в пористой среде катализатора, о движении реагентов через специальные фильтры, о шламовой фильтрации и т. д.
70-75 лет назад большинство вопросов технологии нефтедобычи (особенно в области технологии пласта) решалось без должного научного анализа, по традиции или только на основании «производительного чутья».объясняется это тем, что сведения по подземной гидромеханике и физике пласта в то время были ещё мало систематизированы и совсем не известны широким кругам нефтепромысловых работников. Кроме того, многие практически важные и ныне решенные проблемы в области упомянутых наук в то время были далеки от своего разрешения (мы рассмотрим это в истории развития подземной гидравлики). Нельзя не отметить, что за последнее время сами практические задачи эксплуатации и разработки нефтяных и газовых месторождений сильно усложнились. Ныне разрабатываются месторождения нефти и газа, глубина залегания которых превосходит 4360 м, а глубины некоторых разведочных нефтяных скважин достигли почти 5500 м; . уже более 100 скважин отбирали нефть с глубин, превосходящих 8000 м. стоимость бурения и эксплуатации таких скважин очень велика. Поэтому возникла острая необходимость в научно обоснованном решении многих вопросов, связанных с добычей нефти и газа; без этого невозможна рациональная разработка нефтяных и газовых месторождений. Если раньше из пласта добывали лишь 20-25% находившейся в нём нефти, то теперь, применяя различные методы интенсификации, стремятся повысить коэффициент нефтеотдачи до 80-90% и более.
За последние годы значительно улучшились и уточнились методы следования скважин и пластов. Мы теперь обладаем регистрирующими глубинными манометрами, способными с точностью до 0,5 ат фиксировать пластовое давление до 200-250 ат; мы имеем герметичные глубинные пробоотборники, которые позволяют отбирать пробу нефти из скважины с сохранением высокого давления и высокой температуры; мы имеем аппаратуру, которая позволяет анализировать отобранную пробу без снижения давления и температуры. Для определения параметров пласта ныне используется не только электрокароттаж скважин, но и гаммакароттаж и нейтроновый кароттаж. Для изучения нефте-водогазонасыщенности отобранных в процессе бурения кернов и для некоторых иных целей используются новейшие достижения ядерной физики.
Итак, несомненно, за последние годы проблемы добычи нефти и газа, во-первых, резко усложнились и, во-вторых, выросли в проблемы огромной политической и экономической важности. Решить эти проблемы кустарными, старыми методами уже нельзя, а потому развитию научно обоснованных методов технологии добычи нефти и газа уделяется особое внимание; совершенствование же технологии добычи нефти и газа немыслимо без учёта достижений подземной гидромеханики.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|