Уравнение неразрывности, Уравнение энергии - Разработка нефтяных месторождений
Выведем вначале уравнение неразрывности массы вещества при его одномерном прямолинейном движении в пласте. Масса вещества плотностью в элементе пласта длиной, толщиной и шириной, измеряемой в направлении, перпендикулярном к плоскости при пористости пласта, составит Если считать, что в элемент пласта через его левую грань поступает вещество с массовой скоростью, вытесняется из элемента с массовой скоростью и, а накопленный объем его за время, получим с учетом того, что в элемент вошло больше вещества, чем из него вышло:
Уравнение энергии
Полная энергия единицы массы пласта состоит из отнесенных к единице массы внутренней удельной энергии пород пласта и насыщающих его веществ, удельной потенциальной и кинетической энергии веществ, движущихся в пласте со скоростью. Поэтому
Из закона сохранения энергии или, точнее, из первого начала термодинамики следует, что изменение энергии пласта и произведенной удельной работы равно количеству подведенного к пласту тепла, умноженного на механический эквивалент тепла, т. е.
Дадим количественную оценку входящих в величин. Удельная внутренняя энергия пласта при отсутствии в нем химических или ядерных превращений вещества представляет собой тепловую энергию в единице массы пласта, так что
Из приведенной оценки следует, что удельной кинетической энергией движущихся в пласте веществ можно всегда, кроме особых случаев движения веществ в призабойной зоне скважин, пренебречь.
Если изменение удельной потенциальной энергии движущегося в пласте вещества составляет даже 100 м, то при умножении этой величины на получим 10 м. Изменение же температуры пласта всего на один градус равнозначно изменению удельной внутренней энергии почти на 200 м. Если разработка пласта ведется с использованием тепловых методов, то температура пласта может изменяться на сотни градусов и его удельная внутренняя энергия станет преобладающей среди других видов энергии. Оценим возможную величину работы, которую могут производить насыщающие пласт вещества. Удельную работу,. производимую насыщающим пласт веществом и отнесенную к единице массы вещества, определим следующим образом:
Поровый объем пласта остается, вообще говоря, неизменным, поскольку не изменяются геометрия пласта и его пористость. Работа вещества в пласте связана всегда с его расширением. Поэтому в (3.21) и введена величина, характеризующая расширение вещества. При этом условно можно считать, что вещество, насыщающее пласт, расширяясь, как бы выходит за пределы элементарного объема пласта. Будем считать, что при бесконечно малом расширении вещества в элементарном объеме пласта масса вещества остается неизменной.
Тогда и, следовательно,
Оценим возможную работу вещества, насыщающего пласт. Очевидно, что наибольшую работу может производить в пласте газ. Для простоты оценки будем считать газ идеальным, для которого, где и - давление и плотность газа при начальных условиях. Отсюда для идеального газа
Сделанная оценка показывает, что работа вещества, насыщающего пласт, хотя и намного меньше, чем изменение удельной внутренней энергии при тепловых методах разработки нефтяных месторождений, все же при определенных условиях" как это показывает опыт, может быть значительной.
Рассмотрим вопрос о том, чему равняется входящая в (3.18) и (3.19) величина. Тепловыделение в элементе пласта может происходить за счет экзотермических химических реакций и гидравлического трения и за счет теплопроводности. Уход тепла из элемента пласта за счет теплопроводности в дальнейшем будем учитывать при изменении внутренней энергии пласта. Перенос тепла из пласта в кровлю и подошву будем учитывать соответствующими граничными условиями и поэтому в балансе энергии элементарного объема пласта его не будем принимать во внимание. Энергия движущегося в пористой среде вещества за счет гидравлического трения превращается в тепло. Для мощности гидравлического трения, отнесенной к единице массы движущегося вещества в элементе пласта, имеем следующее выражение:
Допустим, что в пласте движется газ вязкостью со скоростью. Проницаемость пласта, пористость, плотность газа при давлении составляет 100 кг/м3. Тогда
В сутки из килограмма движущегося в пласте газа будет выделяться энергии. Это, конечно, незначительная величина. Однако, например, в призабойной зоне скважин скорость фильтрации того же газа может достигать м/с, а иногда и более. Тогда при тех же остальных условиях, что и выше, значение. В сутки из килограмма фильтрующегося в пласте газа выделится энергии почти 9кДж. Таким образом, можно заключить, что наиболее существенное изменение энергии в элементе пласта связано с переносом тепла за счет теплопроводности и конвекции. Определенный вклад в энергетический баланс пласта, особенно при высоких скоростях движения насыщающих его веществ, вносят работа расширения-сжатия веществ и гидравлическое трение.
Напишем уравнение сохранения энергии в пласте, учитывая теплопроводность и конвекцию, а также работу расширения - сжатия веществ и гидравлическое трение.
Рассматривая, как и при выводе уравнения неразрывности массы фильтрующегося в пласте вещества, поток внутренней энергии и энергии сжатия, а также считая, что тепло поступает в элементарный объем только за счет гидравлического трения, т. е. что, получим
Здесь - вектор суммарной скорости теплопереноса в пласте за счет теплопроводности и конвекции, -- вектор скорости фильтрации. Выражение (3.26) и есть дифференциальное уравнение сохранения энергии в пласте, выведенное при указанных выше предположениях.
Похожие статьи
-
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАЗРАБОТКИ - Разработка нефтяных месторождений
Научно обоснованное применение каждого нового процесса разработки нефтяных и газовых месторождений начинают с его экспериментального изучения в...
-
На основе анализа разработки нефтяного месторождения и выявления расхождений проектных и фактических показателей разработки осуществляют мероприятия по...
-
Исследования, связанные с разработкой нефтяных и газовых залежей, следует начинать в первых скважинах, в которых получили притоки нефти и газа. На...
-
Системы разработки с воздействием на пласты - Разработка нефтяных месторождений
Системы с законтурным воздействием (заводнением). На рис. 7 в плане и в разрезе показано расположение добывающих и нагнетательных скважин при разработке...
-
Системы разработки при отсутствии воздействия на пласты - Разработка нефтяных месторождений
Если предполагается, что нефтяное месторождение будет разрабатываться в основной период при режиме растворенного газа, для которого характерно...
-
Режимы работы нефтяных залежей - Разработка нефтяных месторождений
Режимом работы залежи называется проявление преобладающего вида пластовой энергии в процессе разработки. Источники и характеристики пластовой энергии...
-
Модели вытеснения нефти - Разработка нефтяных месторождений
Рассмотрим модели процесса вытеснения нефти водой (газом). Модель поршневого вытеснения. Предполагается движущийся в пласте вертикальный фронт (границы),...
-
Объект и система разработки Нефтяные и нефтегазовые месторождения - это скопления углеводородов в земной коре, приуроченные к одной или нескольким...
-
Основы разработки нефтяных месторождений, Объект и система разработки - Основы добычи нефти и газа
Объект и система разработки Объект разработки -- это искусственно выделенное в пределах месторождения геологическое образование (пласт, массив,...
-
Схематизация форм залежей и контуров нефтеносности Нефтяные залежи, как правило, имеют сложное геологическое строение и неправильную конфигурацию,...
-
В большинстве своем газовые месторождения в начальный период разрабатываются по газовому режиму. Проявление водонапорного режима обычно замечается не...
-
Основной принцип разработки нефтяных месторождений в РФ заключается в следующем: каждое нефтяное месторождение разрабатывают таким образом, чтобы при...
-
Обоснование сети наблюдательных и пьезометрических скважин по Мамонтовскому месторождению ввиду длительного срока разработки не требуется. По состоянию...
-
Под контролем процесса разработки понимают сбор, обработку и обобщение первичной информации о нефтяной залежи с целью получения сведений о текущем...
-
После принятия к реализации проектного документа, определяющего разработку нефтяного месторождения, приступают к разбуриванию месторождения, его...
-
Модели пласта и процессов вытеснения нефти - Разработка нефтяных месторождений
Нефтяные месторождения как объекты природы обладают весьма разнообразными свойствами. Известно, что нефть может насыщать не только пористые песчаники, но...
-
В последнее время одним из главных направлений повышения качества проектирования, управления и контроля за разработкой нефтяных и газонефтяных...
-
Площади газоносности газовых залежей в плане могут иметь различную форму: удлиненного овала с отношением продольной и поперечной осей более 10, овала,...
-
Нефтяные и газонефтяные месторождения вводятся в промышленную разработку на основе технологических схем и проектов разработки. Условия и порядок ввода...
-
Ввод нефтяного месторождения в разработку - Основы добычи нефти и газа
Разработка нефтяного месторождения проходит несколько стадий: начальную, когда его разбуривают и обустраивают; среднюю или основную, соответствующую...
-
Параметры, характеризующие систему разработки Данное на предыдущем разделе определение системы разработки нефтяного месторождения -- общее, охватывающее...
-
При разработке газовых и газоконденсатных месторождений принято выделять следующие периоды добычи газа: нарастающей, постоянной и падающей. Период...
-
Составление технологических проектных документов на промышленную разработку нефтяных и газонефтяных месторождений является комплексной...
-
Горно-геологические условия месторождения (свита пластов, залегающая под углами падения от 7° до 24°) предопределили использование на разрезе...
-
Расчет подбора УЭЦН - Особенность разработки месторождения
Под подбором насосных установок к нефтяным скважинам, в узком, конкретном значении, понимается определение типоразмера или типоразмеров установок,...
-
В процессе бурения скважин гидрогеологические наблюдения включают определение статических уровней, пластовых давлений, дебитов, отбор проб воды на...
-
Модель разработки условного нефтяного месторождения В настоящее время основная часть месторождений континентального шельфа Арктики еще не готова к...
-
Существующие и перспективные ресурсы нефти На территории Казахстана установлено пять нефтегазоносных провинций: Прикаспийская,...
-
Анализ принципа разработки месторождения Действующим проектным документом является "Дополнении к проекту разработки Мамонтовского месторождения",...
-
ВВЕДЕНИЕ - Разработка нефтяных месторождений
Нефтегазовый комплекс Республики Казахстан является одной из важнейших отраслей промышленности республики, которая создает условия для развития...
-
Существует три уровня прогноза: 1) Уровень региональных исследований; 2) Уровень зональных исследований; 3) Уровень локальных исследований. Разработаны...
-
ОТВАЛЬНЫЕ РАБОТЫ - Разработка месторождений открытым способом
Сменная производительность бульдозеров в плотном теле при отвалообразовании вскрышных пород с перемещением во внешний отвал: ПБ = 3600 - ТСм - VБ - КУ -...
-
Основные параметры БВР Величина преодолеваемого сопротивления по подошве уступа (СПП) для одиночного скважинного заряда: Где: P - вместимость 1 м...
-
1. На бурении шпуров в проходческих забоях - самоходная бурильная установка типа "Миниматик DO7-240". 2. На погрузочно-доставочных операциях при проходке...
-
Для приготовления тампонажного раствора определяется тип и число смесительных машин: , (34) Где m - насыпная масса сухой тампонажной смеси, кг/м3; VБУН -...
-
Разнообразие горно-геологических условий рудных месторождений вызывает настолько большое разнообразие систем разработки и их вариантов и модификаций, что...
-
Проектные решения разработки Семь скважин Усть - Балыка и Мегиона дали за лето 134 тысячи тонн нефти. 1 апреля 1965 года был создан нефтепромысел №2...
-
Система разработки - определенный порядок выполнения комплекса вскрышных, добычных и отвальных работ, обеспечивающих безопасное, экономическое и...
-
Для осадочных пород угольных месторождений удельный расход ВВ (кг/ м3) определяется по формуле: Q = 100 * КВ. * КВв.* 3 уСж. * (Z - 1) / dЕ.(705 - 958 *...
-
По данным фирмы "Катерпиллер" производителя карьерного погрузочного оборудования произведен анализ ключевых факторов при выборе выемочно-погрузочного...
Уравнение неразрывности, Уравнение энергии - Разработка нефтяных месторождений