Министерство науки и высшего образования российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет"
Высшая инженерная школа EG
Кафедра "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений"
Курсовая работа
по дисциплине "Подземная гидромеханика нефтяного пласта"
На тему: "Методы исследования нефтяных скважин при установившемся потоке"
Выполнил:
студент группы ЭДНб- 21-2
Сайпудинов М.Г.
Проверил:
доцент, к.т.н.
Забоева М.И.
Тюмень, 2024
Министерство науки и высшего образования российской федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
"Тюменский индустриальный университет"
Высшая инженерная школа EG
Кафедра "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений"
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
Обучающемуся Сайпудинову Магомеду Гаджиевичу
1. Тема работы утверждена приказом от "15" февраля 2024 г. № 03-1300-04-05/5
на тему: "Методы исследования нефтяных скважин при установившемся потоке"
2. Исходные данные к работе:
2.1. Методические указания к работе
2.2. Лекции по курсу Подземная гидромеханика нефтяного пласта
2.3. Басниев К.С. Подземная гидромеханика. М.: Недра, 1993.
2.4. Щелкачёв В.Н., Лапук Б.Б. Подземная гидравлика. ? Москва 2001.
Дата выдачи задания: "06" февраля 2024 г.
Обучающийся: _____________/ М.Г. Сайпудинов /
(подпись) (И.О. Фамилия)
Руководитель работы: _____________/ М.И. Забоева /
(подпись) (И.О. Фамилия)
Аннотация
Курсовая работа бакалавра по теме "МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ ПОТОКЕ" состоит из введения, 4 разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников, включающих 10 наименований. Работа изложена на 49 страницах машинописного текста, включающего 15 рисунков. нефтяной скважина поток
Ключевые слова: ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН, РЕЖИМЫ ФИЛЬТРАЦИИ, ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН.
В результате выполнения работы произведена оценка и детальный анализ применяемых методов исследований нефтяных скважин при установившемся потоке, описано для чего производятся исследования и какие параметры определяют в результате обработки исследований. В работе также приведены основные преимущества и недостатки методов исследований при установившемся режиме фильтрации.
Abstract
The bachelor's course work on the topic "METHODS OF OIL WELL RESEARCH AT STEADY FLOW" consists of an introduction, 4 sections, main conclusions and recommendations, a list of sources used, including 10 names. The work is presented on 49 pages of typewritten text, including 15 figures.
Keywords: HYDRODYNAMIC STUDIES OF WELLS, FILTRATION MODES, INTERPRETATION OF OIL WELL RESEARCH DATA.
As a result of the work, an assessment and detailed analysis of the applied methods of oil well research at steady flow was carried out, it is described for what the research is carried out and what parameters are determined as a result of processing the research. The paper also presents the main advantages and disadvantages of research methods in the steady-state filtration mode.
План
Введение
1. Цели гидродинамических методов исследования скважин
1.1 Промыслово-геофизические исследования
1.2 Скважинные дебито- и расходометрические исследования
1.3 Термодинамические исследования
1.4 Гидродинамические методы исследования
1.5 Условия применения гидродинамических исследований скважин и пластов
2. Технология исследования скважин
3. Приборы и оборудование для исследования
4. Исследования при установившихся режимах работы
Заключение
Список использованных источников
Введение
Под гидродинамическими исследованиями скважин (ГДИС) понимается система мероприятий, проводимых на скважинах по специальным программам: замер с помощью глубинных приборов ряда величин (изменения забойных давлений, дебитов, температур во времени и др., относящихся к продуктивным нефтегазовым пластам), последующая обработка замеряемых данных, анализ и интерпретация полученной информации о продуктивных характеристиках - параметрах пластов и скважин и т д.
Целью данной курсовой работы является изучение методов исследования нефтяных скважин при установившемся потоке, которую предполагается достичь путем решения следующих задач:
1. Изучения физики основных процессов при установившемся потоке,
2. Описания последовательности проведения исследований,
3. Применения расчетных формул для получения результата.
За последние годы были разработаны дистанционные высокоточные глубинные электронные манометры с пьезокварцевыми датчиками давления и глубинные комплексы с соответствующим компьютерным обеспечением (так называемые электронные манометры второго поколения) Применение таких манометров и комплексов позволяет использовать при анализе новые процедуры, резко улучшающие качество интерпретации фактических данных и количественно определяемых параметров продуктивных пластов. Особо остро стоят эти вопросы при разработке сложно построенных месторождений, при бурении, эксплуатации и исследовании горизонтальных скважин.
В общем комплексе проблем разработки месторождений углеводородов важное место занимает начальная и текущая информация о параметрах пласта - сведения о продуктивных пластах, их строении и коллекторных свойствах, насыщающих флюидах, геолого-промысловых условиях, добывных возможностях скважин и др. Объем такой информации о параметрах пласта весьма обширен.
Источниками сведений о параметрах пласта служат как прямые, так и косвенные методы, основанные на интерпретации результатов исследований скважин геолого-геофизических исследований, лабораторных изучений образцов породы (кернов, шлама) и проб пластовых флюидов при различных термобарических условиях (исследования РVТ, изучаемой физикой пласта), данных бурения скважин и специального моделирования процессов фильтрации ГДИС. Обработка и интерпретация результатов ГДИС связана с решением прямых и обратных задач подземной гидромеханики. Учитывая, что обратные задачи подземной гидромеханики не всегда имеют единственные решения, существенно отметить комплексный характер интерпретации данных ГДИС с широким использованием геолого-геофизических данных и результатов лабораторных исследований РVT.
Литературный обзор.
Жидкости и газы движутся в продуктивных пластах в различных по размерам и форме каналах, образованных системой сообщающихся пор или трещин. Такое движение в поровой или трещинной среде называется фильтрацией.
Скорость фильтрации w равна отношению объемного расхода жидкости (газа) через поперечное сечение рассматриваемого элемента пористой среды Q к площади нормального к направлению движения сечения этого элемента F:
Скорость фильтрации отличается от истинной скорости движения жидкостей или газов. Для определения скорости движения v необходимо объемный расход Q разделить на площадь нормального к направлению движения поперечного сечения поровых каналов или (и) трещин Fпор:
Первые исследования фильтрации жидкости в пористых средах проведены французскими инженерами Дарси и Дюпюи, работы которых положили начало теории фильтрации. При изучении движения воды через песчаные фильтры установлена экспериментальная зависимость:
где Q - объемный расход жидкости через фильтр длиной L и площадью поперечного сечения F, Н - разность напоров, ДH/L - гидравлический уклон; kф - коэффициент фильтрации (коэффициент пропорциональности), представляющий собой скорость фильтрации при гидравлическом уклоне, равном единице. Коэффициент фильтрации имеет размерность скорости.
В СИ за единицу проницаемости в 1 м 2 пронимается проницаемость пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1 м 2, длиной 1 м и перепаде давления 1 Па расход жидкости вязкостью 1 Па•с составляет 1 м 3/с.
Границы применимости закона Дарси. Закон Дарси справедлив при соблюдении следующих условий:
а) скорость фильтрации и градиент давления малы;
b) изменение скорости фильтрации и градиента давления малы.
При повышении скорости движения жидкости закон Дарси нарушается из -за увеличения потерь давления на эффекты, связанные с инерционными силами: образование вихрей, зон срыва потока с поверхности частиц, гидравлический удар о частицы и т.д. Это так называемая верхняя граница. Закон Дарси может нарушаться и при очень малых скоростях фильтрации в процессе начала движения жидкости из-за проявления неньютоновских реологических свойств жидкости и её взаимодействия с твёрдым скелетом пористой среды. Это нижняя граница.
Верхняя граница. Критерием верхней границы справедливости закона Дарси обычно служит сопоставление числа Рейнольдса Re=wa /м с его критическим значением Reкр, после которого линейная связь между потерей напора и расходом нарушается. В выражении для числа Re: w - характерная скорость течения: а - характерный геометрический размер пористой среды; - плотность жидкости. Имеется ряд представлений чисел Рейнольдса, полученных различными авторами при том или ином обосновании характерных параметров. Наиболее часто в нефтегазопромысловой практике применяется зависимость Щелкачёва:
где Reкр = 1-12.
Скорость фильтрации uкр, при которой нарушается закон Дарси, называется критической скоростью фильтрации. Нарушение скорости фильтрации не означает перехода от ламинарного движения к турбулентному, а вызвано тем, что силы инерции, возникающие в жидкости за счёт извилистости каналов и изменения площади сечения, становятся при u > uкр соизмеримы с силами трения.
Нижняя граница. При очень малых скоростях с ростом градиента давления изменение скорости фильтрации не подчиняется закону Дарси. Данное явление объясняется тем, что при малых скоростях становится существенным силовое взаимодействие между твердым скелетом и жидкостью за счет образования аномальных, неньютоновских систем, например, устойчивые коллоидные растворы в виде студнеобразных плёнок, перекрывающих поры и разрушающихся при некотором градиенте давления н, называемого начальным и зависящим от доли глинистого материала и величины остаточной водонасыщенности. Имеется много реологических моделей неньютоновских жидкостей, наиболее простой из них является модель с предельным градиентом.
Выдающийся вклад в развитие теории фильтрации в нефтегазоводоносных пластах внесли советские ученые: Л.С. Лейбензон (1879-1951 гг.) - основатель советской школы ученых и специалистов, занимающихся развитием теории фильтрации применительно к проблемам разработки нефтяных и газовых месторождений, академик С.А. Христианович, профессоры Б.Б. Лапук, И.А. Чарный, В.Н. Щелкачев. Огромное значение для развития технологий нефтеотдачи сыграли работы по теории фильтрации крупнейшего американского специалиста М. Маскета и работы С. Бакли и М. Леверетта по основам теории двухфазной фильтрации. Математические модели однофазной фильтрации Поровое пространство осадочных горных пород - сложная система сообщающихся между собой пустот. Пористость определяется как отношение объема пустот к общему объему образца. Размеры пор составляют единицы или десятки мкм. Различают открытую или эффективную пористость - пористость, доступную для свободных флюидов, исключая закрытую пористость и поровое пространство, занятое связанной водой и рассеянными глинистыми частицами. Флюиды занимают в породе межзерновые пустоты (поры), образующиеся за счёт неполного контакта твёрдых частиц, слагающих горную породу, а также 9 каверны и трещины, образующиеся в горной породе за счёт внешних воздействий или в результате постседиментационных процессов. По этим особенностям коллекторы можно разделить на два вида: поровые и трещинные. Движение флюида происходит с очень малыми скоростями порядка мкм в секунду. При исследовании фильтрационных течений удобно отвлечься от размеров пор и их формы, допустив, что флюид движется сплошной средой, заполняя весь объём пористой среды, включая пространство, занятое скелетом породы.
1. Цели гидродинамических методов исследования скважин
Основная цель исследования залежей и скважин - получение информации о них для подсчета запасов нефти и газа, проектирования, анализа, регулирования разработки залежей и эксплуатации скважин. Исследование начинается сразу же после открытия залежей и продолжается в течение всей "жизни" месторождения, т. е. осуществляется в процессе бурения и эксплуатации скважин, обеспечивающих непосредственный доступ в залежь.
Исследования можно подразделить на первичные, текущие и специальные. Первичные исследования проводят на стадии разведки и опытной эксплуатации месторождения. Задача их заключается в получении исходных данных, необходимых для подсчета запасов и проектирования разработки. Текущие исследования осуществляют в процессе разработки. Их задача состоит в получении сведений для уточнения параметров пласта, принятия решений о регулировании процесса разработки, проектирования и оптимизации технологических режимов работы скважин и др. Специальные исследования вызваны специфическими условиями разработки залежи и эксплуатации скважин (внедрение внутрипластового горения и т. д.).