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 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 [ 103 ] 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270

плотность рабочего агента должна быть меньше плотности поднимаемой жидкости.

Таким образом, рассмотрев существующие точки зрения на физическую сущность процесса подъема жидкости, приходим к выводу: основной причиной подъема жидкости является увеличение объема системы путем ввода любогарабочего агента желательно с меньшей плотностью, чем поднимаемая жидкость.

Уяснив физическую сущность процесса подъема жидкости, можно сформулировать основной принцип для практического осуществления - создание смеси с необходимой для подъема плотностью при минимальном удельном расходе рабочего агента.

6.7. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН

Вопросу температурного режима работы добывающих скважин (нефтяных и гидротермальных) посвящены многочисленные работы, в итоге выполнения которых рассматриваются различные аспекты этого сложного явления. Анализ выполненных исследований показывает, что изучение теплового режима работы добывающих скважин возможно не только аналитически, но и на основе обобщения имеющихся экспериментальных данных.

6.7.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В результате аналитического исследования данного вопроса получено значительное число решений уравнения теплопроводности, описывающего температурные процессы, протекающие при движении продукции по стволу добывающей скважины.

При теоретических исследованиях принимается, что горные породы в разрезе скважины однородны и изотропны; горные породы залегают горизонтально, а теплопроводные потоки в зоне скважины близки к радиальным при движении в скважине несжимаемой жидкости с постоянным расходом и определенными потерями на трение; отсутствуют фазовые переходы и другие процессы, связанные с выделением или поглощением энергии и т.д.

Тем не менее, во все полученные на сегодня аналитические решения входит ряд трудноопределяемых параметров, что существенно сокращает область возможного использования на практике данных решений.

Рассмотрим кратко основные физические процессы, происходящие при движении реальной продукции в скважине. Действительно, несмотря на то, что при движении реальной продукции происходит дополнительное выделение тепла за счет необратимых потерь на трение и кристаллизации парафина и солей, а также поглощение тепла при выделении и расщирении свободного газа, ре-щения, не учитывающие этих явлений, могут быть использованы, так как при нормальной эксплуатации скважины указанные процессы в тепловом балансе движущегося потока практически скомпенсированы.

В процессе движения продукции от забоя до устья изменение ее температуры за счет теплопередачи колонне труб происходит путем теплопроводности в ламинарном пофаничном слое и путем конвекции - в турбулентном ядре. Причем, в зависимости от характеристик ламинарного пофаничного слоя и турбулентного ядра изменяется и теплопередача. Так как передача тепла конвекцией протекает несоизмеримо более интенсивно, чем теплопроводностью, изменение температуры в любом поперечном сечении потока должно бьггь незначительным, что и подтверждается экспериментальными данными.

В ламинарном пофаничном слое, хотя и считается, что теплообмен осуществляется теплопроводностью, фактически за счет свободной конвекции возникает массообмен между параллельно текущими слоями жидкости и теплоотдача увеличивается, хотя остается существенно меньшей, чем в турбулентном ядре. Следует подчеркнуть, что интенсивность теплоотдачи в ламинарном пофаничном слое определяется не только теплофизическими характеристиками движущегося потока и твердой стенки, но и толщиной ламинарного пофаничного слоя, которая зависит от диамефа трубы, коэффициента гидравлического сопротивления и числа Рейнольдса. Число же Рейнольдса зависит от степени возмущения или стабилизации текущего флюида, возникающих вследствие внешних причин, условий движения флюида в фубе (колебательные процессы, местные сопротивления) и, наконец, вследствие шероховатости стенок фубы не только по ее размерам, но и по форме впадин и выступов. Можно предполагать наличие определенной количественной разницы в процессе теплопередачи при движении сходных потоков флюида по фу-бам с разным качеством их поверхности вследствие различной чистоты обработки или отложений твердой фазы.

6.7.2. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Для стационарного режима работы добывающей скважины действительно могут бьггь приняты следующие допущения, которые существенно облегчают решение задачи, не приводя к значительным погрешностям:

1. Скважина вертикальная.

2. Горные породы вокруг скважины представлены неограниченным массивом.

3. Горные породы однородны и изотропны.

4. Температура флюида в продуктивном горизонте (пластовая температура tJ) постоянна.

5. Пренебрегаем теплопроводностью вдоль оси скважины, т.к. скорость течения флюида достаточно высока.

6. Пренебрегаем потерями энергии на трение и фазовые переходы, т.к. совокупное проявление этих явлений не нарушает теплового баланса движущегося потока.

Для рассматриваемой задачи уравнение теплопроводности записывается в виде:

дТ дТ + м- = а

(дЧ 1ЭГ

(6.117)

Эх ЭЛ

где Т - температура, К; т - время, с;

h - вертикальная координата, м;

V) - скорость движения флюида, м/с;

г - радиальная координата (радиус), м;

а - коэффициент температуропроводности, м7с;

«=i, (6.118)

X - коэффициент теплопроводности, Вт/мград; с - удельная теплоемкость флюида, Дж/кгград; р - плотность флюида, кг/м.

Так как рассматривается стационарный процесс, то первое слагаемое в левой части (6.117) равно нулю. С учетом этого и принятых допущений перепишем (6.117) так:

дг г дг

(6.119)