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

Дроссельный эффект может оказаться полезным при проведении промысловых мероприятий, требующих временной закупорки пласта, - гидроразрыва, строительства шахт, разобщения горизонтов и т. п.

Адиабатический температурный эффект расширения или сжатия газов в пористой среде может создавать температурные аномалии во всем объеме газовой залежи или газовой шапки нефтяных месторождений. Такие аномалии сохраняются в течение относительно продолжительного времени и могут служить показателем направления термодинамических процессов, происходящих в недрах земли.

ГЛАВА Vii

ТЕПЛОПРОВОДНЫЕ ПОТОКИ

Рассматривая температурное поле в пористой среде, мы предполагали наличие таких условий, в которых решающими факторами являются конвективный перенос тепла, внутреннее трение и адиабатический эффект. Вполне очевидно, что такое предположение связано с ограничением как во времени, так и в пространстве. С течением времени влияние теплопроводности будет сказываться все в большей мере особенно вблизи наружных стенок пористого тела и в зонах большой кривизны температурного поля внутри пласта. Это приводит к интенсивному выравниванию температур внутри пористой среды и к тепловым потерям через граничные стенки системы.

§ 1. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ Проблема нестационарного ило-

ТЕПЛОПРОВОДНЫЕ ПОТОКИ скопараллельного теплонровод-В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ ioro потока, сопутствующего кон-

вективному переносу, возникает при рассмотрении естественного теплового поля земной коры в случае вертикальной миграции жидкостей и газов. Полагая, что такая миграция происходит чрезвычайно медленно, можно ограничиться рассмотрением лишь конвективных и теплопроводных потоков, не учитывая в этом случае влияние других термодинамических эффектов. В таких условиях уравнение энергии (IV. 40) для = О упрощается так

Отметим, что случай С(, О включает дополнительное нагревание или охлаждение всей массы породы. Поэтому результаты исследований в предположении О принципиально не отличаются от выводов, полученных на основании (VI. 1).

Рассмотрим два случая вертикальной миграции.

Вертикальное движение Данный случай рассмотрим на

жидкости в глубь земной коры примере температурного профиля

вертикального однородного пористого стержня с начальным прямолинейным продольным распределением температур, через который фильтруется вниз несжимаемая жидкость.

Согласно (III. 57) конвективный перенос тепла в пористой среде исчезает для наблюдателя, который неремехцается в пористой среде со скоростью конвективного переноса тепла. Такой наблюдатель замечает лишь теплопроводные потоки. Для него температура пористой среды лшжет измениться в точках, где баланс теплопроводных потоков не закрывается, т. е. в случае одномерной параллельной

задачи там, где =j= 0. Судя но принятому начальному температурному профилю внутри пористой среды, имеется лишь одна такая точка, которая неремехцается вниз с постоянной скоростью конвективного переноса тепла и. Вокруг этой точки образуется нестационарное теплопроводное ноле, расширяюхцееся с течением времени.

в пределах этого ноля соблюдается условие =j= 0. Наблюдателю,

который находится в точке излома температурной кривой и передвигается вд1есте с этой точкой в пористой среде со скоростью переноса тепла, покажется, что он наблюдает контактный теплообмен между двумя стержнями непостоянной длины. Таким образом, теплопроводный поток между двумя контактируюхцими стержнями можно рассматривать вне зависимости от конвективного переноса.

Поместив начало координат в плоскости соприкосновения стержней, составляем следуюхцую систему температурных уравнений

ьт. дт (VII 2)

где Гн и Гв - отклонения температур нижнего и верхнего стержня от температуры, определяемой начальными условиями.

Процессы конвективного переноса тепла протекают относительно быстро. Длина верхнего стержня растет намного быстрее, чем расширяется зона охцутимых теплопроводных возмуш;ений вокруг точки контакта. Поэтому вполне допустимо решить поставленную задачу для случая контакта неограниченных стержней.

На основании изложенных выше соображений будем решать систему уравнений (VII. 2) для следуюхцих краевых условий

7н(0, 0 = 7в(0, t) Tuil,0) = ri; 7в(-, 0)=0

91 " dl

T(l,t)-ri-0; Гв(-1,00, (VII. 3)

I оо I со

где Г - геотермический градиент или тангенс угла наклона температурной кривой ниже точки контакта.

Используя изображения Лапласа для функций Та и Тв по неременной t, переведем систему дифференциальных уравнений