ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 37
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Прямая краевая задача
Дано:
Исходное дифференциальное уравнение
Геометрические размеры пласта
Коллекторские параметры
Свойства флюидов
Граничные условия (если установившаяся фильтрация)
Определить:
Закон распределения давления в пласте
Градиент давления
Дебит скважины
Закон движения
Средневзвешенное по пласту давление
Порядок решения прямой краевой задачи:
-
Выписывается соответствующее дифференциальное уравнение; -
Интегрированием этих уравнений получаем общее решение уравнения; -
Подставляем граничные условия в общее решение; -
Находим частное решение уравнения – закон распределения давления; -
С использованием частного решения находим первую производную – градиент давления; -
Закон Дарси определяет скорость фильтрации; -
Используя понятие площади фильтрации, находим дебит скважины; -
Находим закон движения жидкости в пласте и другие параметры.
Обратная краевая задача
Дано:
Аналитическое выражение распределения давления в пласте
Дебит скважины
Закон движения жидкости в пласте
Экспериментальная зависимость этих параметров по данным исследования скважины.
Определить:
Комплексные гидродинамические параметры: гидропроводность пласта, подвижность жидкости в пласте, пьезопроводность пласта, режим работы пласта и др.
-
Простейшие фильтрационные потоки (вывод исходных диф. ур.) -
Установившаяся прямолинейно-параллельная фильтрация несжимаемой жидкости в однородном пласте по линейному закону Дарси.
Прямолинейно-параллельный поток встречается в лабораторных условиях при движении жидкости или газа через цилиндрический керн параллельно его оси, а также в протяженных пластах с односторонним контуром питания.
Дифференциальное уравнение установившейся фильтрации по закону Дарси в недеформируемой пористой среде для прямолинейно параллельного фильтрационного потока:
прямолинейно-параллельный поток имеет место в том случае, когда траектории всех частиц флюида являются прямолинейными прямыми, а скорости фильтрации во всех точках любого поперечного сечения потока равны друг другу.
Схема прямолинейно-параллельного фильтрационного потока
На схеме: Рк - давление на контуре питания; Рг - давление в галерее скважин.
В зависимости от природных условий и реализуемой системы разработки за контур питания принимается:
а) линия, соответствующая выходам пласта, откуда он пополняется
поверхностными водами. В этом случае Рк определяется высотой положения
зеркала воды в области питания (гидростатического столба);
б) условная зона нагнетания, т.е. абстракция, представляющая собой
крайний предел уплотнения сетки нагнетательных скважин.
Добывающая галерея символизирует собой зону отбора пласта. Это абстракция, представляющая собой крайний предел уплотнения добывающих скважин.
Прямолинейно-параллельным установившимся фильтрационным потоком считается такой поток, в котором траектории движения частиц жидкости совпадают с линиями токов, траектории параллельны, а скорости фильтрации во всех токах любого поперечного сечения (перпендикулярного линиям токов) равны друг другу.
Суть прямолинейно-параллельного потока состоит в следующем. Чтобы лучше понять, что происходит, рассмотрим рисунк 1, на котором изображен пласт.
Контур питания (КП) - это граница области на которую воздействует скважина. В данном случае КП представлен на графике слева и представляет собой границу залежи. Добывающие скважины, изображенные на рисунке, в случае, когда они имеют такое рядное расположение можно заменить их сплошной горной выработкой (для удобства расчета), называемой галереей. Галерея – это сплошная горная выработка, вскрывшая продуктивный пласт на всю его толщину.
Если выделить некоторый элемент пласта (выделено красным), то условно поток жидкости можно представить как прямолинейное движение от контура питания к скважинам (в данном случае к галерее скважин).
Рисунок 1 – Схема прямолинейно-параллельного потока
Поэтому данный элемент и заменен более простой моделью, в виде параллелепипеда представленный на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема прямолинейно-параллельного фильтрационного потока в пласте
В котором имеет место прямолинейно-параллельный поток, можно схематизировать в виде прямоугольного параллелепипеда длиной Lк, шириной В и высотой h (толщина пласта) представленный на рисунке 2. Левая грань является контуром питания - здесь давление постоянное и равно Pк, правая грань является поверхностью стока (галерея) с давлением Рг.
Закон распределения давления при установившейся фильтрации жидкости в полосообразном пласте
| (1.1) |
где Р(х) – давление в произвольной точке x пласта, Па (1 Па = 1 Н/м2);
Pк и Pг – заданное давление на контуре питания и галерее соответственно, Па;
Lк – длина пласта, м;
x –координата точки пласта, отсчитываемая от контура питания, м.
Уравнение (1.1) показывает, что теоретическое распределение давления в пласте при установившейся фильтрации несжимаемой жидкости графически представляется в виде прямолинейного графика. Эта прямая называется пьезометрической линией.
Градиент давления (в Па/м) в этом случае определяется выражением
| (1.2) |
Скорость фильтрации (в м/с) согласно закону Дарси равна:
| (1.3) |
где k – коэффициент проницаемости пласта, м2;
μ – коэффициент динамической вязкости жидкости, Па·с;
Дебит галереи (объемный расход жидкости в м3/с) равен
| (1.4) |
где
– площадь поперечного сечения пласта (или площадь фильтрации), м2;
В – ширина пласта, м;
h – толщина пласта, м;
ΔP = Pк– Pг — депрессия на пласт, равная разности давлений на контуре питания и галерее, Па.
Закон движения частиц жидкости определяется как:
| (1.5) |
Средневзвешенное по объему порового пространства пластовое давление определяется как среднее арифметическое между давлением на контуре питания и на галерее:
| (1.6) |
Физическая интерпретация указанных формул:
-
P=P(x) – закон распределения давления носит линейный характер; -
расход галереи не зависит от координаты «x», т. е. величина постоянная; -
градиент давления и скорость фильтрации не зависят от координаты «x», т. е. величины постоянные; -
гидродинамическое поле такого фильтрационного потока можно представить двумя семействами взаимно перпендикулярных линий изобар и линий тока, которые совпадают с осью OX.
-
Плоско-радиальная установившаяся фильтрация несжимаемой однородной жидкости по закону Дарси в однородном пласте к совершенной скважине.
Данный тип потока имеет место в случае, когда все частицы жидкости или газа движутся в одной плоскости по горизонтальным прямолинейным траекториям, радиально сходящимся к одной точке (добывающая скважина).
Примером служит движение жидкости в горизонтальном пласте постоянной толщины и неограниченной протяженности, в центре которого расположена одна скважина, вскрывшая пласт на всю толщину и имеющая открытый забой (гидродинамически совершенная скважина).
Схема плоскорадиального фильтрационного потока
- уравнение Лапласа для установившегося плоско-радиального потока несжимаемой жидкости по закону Дарси.
Представим установившуюся фильтрацию жидкости к гидродинамически совершенной скважине радиусом r
c, пробуренной в центре однородного по параметрам горизонтального кругового пласта с внешним радиусом Rк и постоянной толщиной h с непроницаемой кровлей и подошвой пласта, схематически представленного на рисунке 1.
Характерными особенностями такого потока являются:
- во-первых, частицы жидкости движутся параллельно в одной и той же плоскости, проходящей через ось скважины;
-во-вторых, прямолинейные траектории движения частиц жидкости в любой плоскости, перпендикулярной оси скважины, радиально сходятся в одной точке на оси скважины;
- в-третьих, картины движения вдоль всех и любой траектории движения одинаковы, а следовательно для изучения такого потока достаточно изучить движение вдоль одной любой траектории, т.е. поток является одномерным по радиусу.
Рисунок 1 – Схема плоскорадиального потока
Такой установившийся фильтрационный поток называется одномерным плоскорадиальным
1. Распределение давления в круговом пласте:
| (1) |
где Р(r) – установившееся давление на расстоянии г от скважины, Па;
Pк – установившееся контурное (пластовое) давление на контуре питания Rк, Па;
Pс – установившееся давление в скважине, Па;
rс – радиус скважины, м;
Rк – радиус контура питания пласта, м;
r – текущий радиус, м.
Из формулы (1) видно, что распределение давления представляет собой логарифмическую зависимость давления от радиуса и графически представляется логарифмической кривой.
2. Градиент давления
| (2) |
3. Скорость фильтрации:
| (3) |
где k – коэффициент проницаемости пласта, м2;
μ – коэффициент динамической вязкости жидкости, Па·с;