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

апазона критерия Коссовича 4 < Ко < 25, когда температура на стенке скважины невысокая (скв = 2,0+6,0 °С). В этом случае процесс растепления пород вокруг скважины будет малоинтенсивным.

Формула Новикова имеет простой вид, учитывает все факторы, от которых зависит процесс, и дает возможность непосредственно определять значения радиуса протаивания за любой промежуток времени, поэтому критериальная обработка экспериментальных данных была проведена в виде

r = 1 + AKт0,05(Fo/Ko)0,43.

Методом наименьших квадратов получено критериальное уравнение для безразмерного радиуса ореола протаивания

r = 1 + 0,8Kт005(Fo/Ko)043.

Было проведено сравнение экспериментальных данных (см. рис. 6.7) с расчетами по полученному уравнению. Расхождение значений r, полученных по улучшенной формуле Ф.Я. Новикова, с экспериментальными составляет не более 10 %, что вполне допустимо.

Динамика изменения размера ореола растепленной породы вокруг скважины в период восстановления естественной температуры (рис. 6.8) весьма сложная и определяется не только длительностью процесса восстановления (Fo), критериями Ко и Кт, но и длительностью предшествующего возмущения Fo0: при прочих равных условиях, чем больше Fo0, тем более продолжительное время отмечается дальнейшее увеличение ореола протаивания в период восстановления естественной температуры, так как в этих случаях в массиве пород аккумулируются большие количества энергии.

Процесс многоциклического теплового взаимодействия скважины с массивом мерзлых пород ни теоретически, ни экспериментально не исследован для диапазона определяющих критериев, соответствующего условиям бурения в заполярных районах.

Ю.М. Проселковым и др. исследована динамика изменения радиуса ореола протаивания мерзлых пород при многоцикличном тепловом воздействии теплоносителя, циркулирующего внутри обсадной колонны.

Были проведены два эксперимента: первый эксперимент длился непрерывно в течение 140 ч, а общее число циклов равнялось 4; длительность второго эксперимента составила 150 ч, а общее число циклов равнялось 3.

Рис. 6.8. Динамика изменения радиуса r ореола протаивания мерзлых пород вокруг скважины в период восстановления "естественной" температуры:

1 - Ко = 0,172; Fo01 = 58; Fo = 100; Кт = 5,5; 2 - Ко = 0,236; Fo02 = 168; Fo = 284; Кт = 5,5; 3 - Ко = 1,09; Fo03 = 58; Fo = 58; Кт = 6,2; 4 - Ко = = 1,53; Fo04 = 108; Fo = 144; Кт = 6,2

Табл. 6.7 дает представление о длительности каждого цикла, возмущения и восстановления температурного поля, а также о предельной температуре циркулирующей в скважине воды.

Обработка полученных результатов выполнена в критериальной форме и построены графические зависимости безразмерного радиуса ореола протаивания r от длительности теплового возмущения ] периода восстановления Кт (рис. 6.9).

каждом цикле Fo0, длительности каждом цикле Fo, критериев Ко и

Т а б л и ц а 6.7

Рис. 6.9. Зависимость безразмерного радиуса r ореола протаивания от параметра Fo:

а - первый опыт; б - второй опыт; I - эксперимент; II - расчет

Анализируя график изменения безразмерного радиуса протаивания при многоциклическом тепловом воздействии на мерзлые породы, убеждаемся, что он зависит как от рода грунта и его свойств, так и от соотношения Fo/Fo0. Если в песчаном пласте во втором эксперименте в конце процесса теплового возмущения во втором цикле безразмерный радиус равен 7,3, то в первом эксперименте для этих же условий r = 6,6; общая длительность теплового возмущения в первых двух циклах составила 20 ч (Fo0 = 14), в то время как во втором эксперименте она была равной 30 ч (Fo0 = 21).