Многофазные течения в вертикальных скважинах

Введение 3
Глава 1.Многофазный поток в скважине 4
1.1. Режимы течения двухфазного потока 4
1.2. Межфазное трение 7
1.3. Межфазный теплообмен 8
1.4. Теплообмен с окружающей средой 10
1.5. Фазовые превращения 11
Глава 2. Методы расчета перепадов давления,и их классификация 12
2.1. Эмпирические корреляции 12
2.2. Оценка эффективности методов расчета градиента давления 16
Глава 3. Промысловые исследования,прибор PLT 17
3.1. Промысловое исследования скважин 17
3.2. Прибор PLT и АГАТ-КГ-42 22
Заключение 26
Список литературы 27

1.1. Режимы течения двухфазного потока
Физические явления на границе фаз будут в существенной степени зависеть от режима течения. Поэтому задание границ существования различных режимов оказывает большое влияние на картину течения в целом. Также стоит отметить, что выделение режимов потока носит условный характер из-за существования переходных зон, которые в свою очередь можно выделить в отдельные подрежимы.
В вертикальных каналах чаще всего выделяют следующие режимы течения: пузырьковый, снарядный, переходной, кольцевой, дисперсный.
При пузырьковом режиме газовая фаза представлена в виде небольших сферических пузырьков, двигающихся вверх относительно жидкости. Наблюдается пузырьковый режим при низких расходах жидкости, в потоках с небольшой степенью турбулентности и при маленьких объемных содержаниях газа.
Снарядный в вертикальном канале режим характеризуется наличием больших пузырей газа, соизмеримых с размерами канала, которые отделяются от стенки тонкой жидкой пленкой.
...

1.2. Межфазное трение [2]
Механическое взаимодействие фаз в двухскоростном потоке определяется касательными напряжениями, которые могут быть представлены в виде:
, , (1.2.1)
где , - касательные напряжения на границе жидкость - межфазная поверхность и газ - межфазная поверхность, , - коэффициенты трения, , , - скорости межфазной поверхности, газа и жидкости, , - плотности газа и жидкости.
Скорость межфазной поверхности будет зависеть от коэффициентов трения и плотностей фаз. В частном случае, когда и коэффициенты трения и соизмеримы, скорость межфазной поверхности можно принять следующей:
. (1.2.2)
Тогда межфазное напряжение можно представить в виде:
, (1.2.3)
где - плотность несущей фазы.
Коэффициент межфазного трения описывается на базе простых модельных представлений в зависимости от режима течения.
...

1.3. Межфазный теплообмен
В общем случае межфазный теплообмен описывается следующим соотношением:
, (1.3.1)
где - тепловой поток на единицу объема, - площадь межфазной поверхности на единицу объема, - разность температур между фазами, - коэффициент теплоотдачи.
Но формула (1.3.1) отнюдь не отражает действительной зависимости теплового потока от температуры, физических свойств и геометрии движущихся фаз, так как коэффициент теплоотдачи сильно зависит от этих факторов.
Межфазный теплообмен будет в значительной степени зависеть от режима течения двухфазного потока и поэтому должен описываться в соответствии ему.
Пузырьковый режим в идеализированном случае представляет собой движущиеся в жидкости сферические недеформируемые пузырьки газа одного характерного размера.
Коэффициент теплоотдачи жидкости может быть рассчитан на основе модели обтекания одиночной сферы потоком жидкости [2]:
, (1.3.2)
здесь
, , , (1.3.
...

1.5. Фазовые превращения
При снижении давления ниже давления насыщения нефти газом происходит процесс разгазирования, то есть выделение из нефти растворенного газа.
Давлением насыщения пластовой нефти называют давление, при котором газ начинает выделяться из нефти. Давление насыщения зависит от соотношения объемов нефти и растворенного газа, от их состава и температуры.
Характер проявления термодинамических эффектов в многофазном потоке определяется газосодержанием жидкости. Газосодержание – это количество газа, растворенного в единице массы или объема нефти, сохраняющееся постоянным при пластовом давлении, равном давлению насыщения или превышающем его, и уменьшающееся при снижении его ниже давления насыщения.
При разгазировании (выделении растворенного в жидкости газа) происходит поглощение энергии, что также приводит к изменению температуры системы. Этот процесс характеризуется скрытой теплотой фазового перехода или теплотой разгазирования.
...

2.1 Эмпирические корреляции

Brill & Mukherjee [1] было предложено следующее разделение эмпирических корреляций на три категории:
Категория «А». Рассматривает многофазный поток без учета режимов потока и эффекта проскальзывания. Плотность смеси рассчитывается на основе газового фактора. То есть, делается допущение, что газ и жидкость движутся с одинаковой скоростью. Используется одна единственная корреляция для двухфазного коэффициента трения. Не выделяются различные режимы потока.
Категория «В». Учитывает эффект проскальзывания, не учитывает режимы потока. Требуется корреляция и для объемного содержания жидкости и для коэффициента трения. Поскольку газ и жидкость движутся с различной скоростью, необходимо предусмотреть метод прогнозирования того, какой объем трубы занят жидкой фазой на любом участке трубы. Для всех режимов потока используются одни и те же корреляции объемного содержания жидкости и коэффициента трения.
Категория «С».
...

2.2 Оценка эффективности методов расчета градиента давления в стволе скважины.
Для расчета перепада давления в скважине требуется знание профиля скважины, определенный метод расчета градиента давления, а также информация необходимая для расчета PVT соотношений и адекватные данные для расчета температуры флюидов как функции глубины. Каждое из перечисленных требований есть потенциальный источник ошибок при расчете перепада давлений.
Частая ошибка при расчетах в наклонных скважинах – не использование в расчетах точных данных о профиле скважины. Часто профиль не известен по причине отсутствия данных.
Модель нелетучей нефти для расчета PVT свойств, которая включает в себя расчет физических свойств нефти и газа, может являться весьма неточной во многих реальных приложениях. Например, ошибка при расчете давления насыщения по разным моделям может превышать 50 %. В зависимости от глубины скважины это может привести к серьезным ошибкам при расчете перепада давления.
...

-Заключение о работе скважины с выбором оптимального режима
 
 
Динамометрирование
Динамометрирование проводится для диагностики работы глубинно-насосной установки (ШГНУ).
Контроль за работой глубинно-насосной установки обеспечивается записью динамограммы, абсолютных значений нагрузок штанг при работе станка-качалки, длины хода полированного штока, темпа качаний головки балансира, записью графика утечек в клапанах.
...