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

Рис. 44. Плоский радиальный Рис. 45. Вертикальное сечение плоского поток (в плане). радиального потока к гидродинамически

совершенной скважине.

пием ближайшей к скважинам зоны скорости фильтрации v всех частиц жидкости будут друг другу параллельны, см. подробности в главе XXI). Чем теснее в описываемых условиях расположены скважины в батарее FF, тем точнее поток жидкости к ним можно характеризовать как одномерный. Если мысленно представить себе крайний предел уплотнения сетки скважип - заменить батарею скважин сплога-ной прямолинейной галлереей, то движение жидкости к галлерее будет строго одномерным.

Перейдем к потоку второго типа, исследование особенностей которого имеет весьма больпюе значение для понимания законов притока нефти, воды и газа к скважинам. Предположим, что при движении жидкости или газа в пористой среде все его частицы движутся параллельно одной и той же плоскости. Такое плоскопараллельное движение частиц жидкости или газа можно назвать двухмерным, ибо для полной характеристики потока достаточно изучить движение хотя бы в одной плоскости, параллельной основной; положение же частицы в определенной плоскости вполне определяется двумя координатами. Если в каждой из упомянутых плоскостей движения траектории оказываются прямыми линиями, радиальпо сходягцимися в одной точке (или эасходягцимися из одной точки), то такое движение называется двухмерным радиальным сечением или плоско-радиальпым движением. Па эис. 44 представлено сечепие двухмерного сходягцегося радиального потока, параллельное основной плоскости движения.

Как и в случае одномерного потока, частицы жидкости или газа здесь движутся по прямолинейным траекториям, по в основной плос-

кости движения траектории, а следовательно, и скорости фильтрации друг другу непараллельны.

Допустим, например, что непроницаемые кровля А А и подо-П1ва В В однородного пласта друг другу параллельны и эксплуатационная скважина CD вскрывает пласт на всю его могцность (см. рис. 45). Заметим, что скважину, вскрывгаую пласт на полную могцность, называют в подземной гидравлике < гидродинамически совершенной по степени вскрытия пластам. Если такая скважина сообгцается с пластом только через отдельные отверстия в колонне труб (будут ли они отверстиями специального фильтра или отверстиями, простреленными в трубах и цементном кольце, когда пласт вскрыт по методу сплоганой заливки), то ее называют «гидродинамически совергаенной по степени вскрытия, но гидродинамически несовершенной по характеру вскрытиям. Если багамак водозакрываюгцей колонны остановлен у кровли пласта, пласт вскрыт на всю могцность, забой скважины открытый, так что жидкость может свободно притекать к скважине через всю поверхность ее стенок, то такую скважину называют «гидродинамически совергаенной и по степени и по характеру вскрытия пласта» или просто « гидродинамически совершенной».

Понятно, что чем больгае отверстий в фильтре или чем больгае дыр прострелено в колонне труб и в цементном кольце и чем больгаую могцность пласта вскрывает скважина, тем лучгае условия ее работы приближаются к условиям работы гидродинамически совергаенной скважины.

Допустим, что скважина CD ядь рис. 45 гидродинамически совер-гаенная, причем уровень жидкости в скважине, даже при ее работе, находится выгае кровли пласта; если к тому же скважина находится вдали от соседних эксплуатационных скважин и вблизи нее нет наругаений в сплоганости и однородности пласта, то приток жидкости (или газа) к забою такой скважины будет плоско-радиальным. На рис. 45 стрелками указаны направления скоростей фильтрации жидкости; рис. 44 можно рассматривать как изображение в плане притока жидкости к гидродинамически совергаенной скважине. Даже если бы скважина CD вскрывала пласт не на полную могцность, то отклонение потока от плоско-радиального имело бы место лигаь в ближайгаей окрестности забоя скважины. Строгое гидродинамическое исследование доказывает, что уже на расстоянии от такой скважины, равном могцности пласта (и тем более на егце больгаем расстоянии), движение жидкости почти точно следует законам плоско-радиального движения. Если бы скважина была не эксплуатационная, а нагнетательная, т. е. в нее нагнетали бы воду или газ, то направления стрелок на рис. 44 и 45 пригалось бы переменить на прямо противоположные.

Итак, в произвольном установившемся плоско-параллельном (двухмерном) потоке скорость фильтрации и напор должны быть, во-обш,е говоря, функциями двух координат, определяюгцих положение точки в плоскости потока.

Е

. \ • • • • • •. , *

Рис. 46. Вертикальное сечение сферического радиального потока к скважине, вскрывшей кровлю пласта весьма большой мош;ности.

Однако в частном случае плоско-радиальпого потока картина упрогцается: благодаря осевой симметрии величина скорости фильтрации и нанор в какой угодно точке М потока зависят только от ее расстояния г до точки пересечения О всех траекторий, лежагцих в одной плоскости с М (см. фиг. 44). Зависимость величины скорости фильтрации и напора только от одной координаты - от радиуса вектора точки - позволяет провести полное исследование плоско-радиального потока столь же элементарными методами, как и в случае одномерного потока.

Перейдем к третьему типу потоков. Если все частицы жидкости (или газа) движутся в пористой среде так, что их скорости фильтрации не параллельны одной и той же плоскости, то такое движение называется пространственным, или трехмерным, ибо для определения положения частицы жидкости в пространстве требуются три координаты. Если нри пространственном движении все траектории прямолинейны и радиальпо сходятся в одной точке (или расходятся из одной точки), то такое движение называется трехмерным радиальным, или сферическим радиальным. Рис. 44 можно рассматривать как плоское сечение сферически-радиального движения, проведенное именно через ту точ-