Метод снятия индикаторных диаграмм
Отчет по лабораторной работе №2
На тему
«Исследование плоскорадиального установившегося фильтрационного потока несжимаемой жидкости в однородном пласте»
По дисциплине: ____Подземная гидромеханика_ ___
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Выполнил: студент гр. НГ-09-2_ /Чеботов А. Ю./
(подпись) (Ф.И.О.)
Проверил:преподаватель /Гладков П.Д./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
Цель:исследование плоскорадиального установившегося фильтрационного потока несжимаемой жидкости в однородном пласте.
Теоретические сведения:
Характерными особенностями такого потока являются:
1) Частицы жидкости движутся параллельно в одной и той же плоскости, проходящей через ось скважины;
2) Прямолинейные траектории движения частиц жидкости в любой плоскости, перпендикулярной оси скважины, радиально сходятся в одной точке на оси скважины;
3) 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.
Такой установившийся фильтрационный поток называется одномерным плоскорадиальным и фильтрация в нем несжимаемой жидкости по закон Дарси описывается:
(1)
где Р – P(r) - давление на расстоянии r от оси скважины, Па;
r - расстояние от оси скважины до рассматриваемой точки, м.
Распределение давления в круговом пласте:
,где (2)
P(r) - установившееся давление на расстоянии г от скважины. Па:
Рк - установившееся контурное (пластовое) давление на контуре питания rk, Па;
Рг - установившееся давление в скважине, Па;
гс - радиус скважины, м;
R- радиус контура питания пласта, м;
r - текущий радиус, м.
Из формулы (2) видно, что распределение давления представляет собой логарифмическую зависимость давления от радиуса и графически представляется логарифмической кривой.
Градиент давления:
gradP = dP / dr=
. (3)
Скорость фильтрации:
. (4)
Дебит (объемный расход) скважины (по формуле Дюпюи)
,где (5)
Q - дебит скважины, м3/с;
k - проницаемость пласта, м;
h - толщина пласта, м:
- динамическая вязкость, Па
с.
Время движения частицы жидкости от контура питания радиуса Rk забоя скважины радиуса rc:
t=
, где (6)
r0 - начальное положение частицы жидкости;
r - текущее положение частицы жидкости.
Средневзвешенное по объему перового пространства пластовое давление
(7)
Дебит скважины можно выразить в виде уравнения притока
Q = K
P, где (8)
K- коэффициент продуктивности скважины, м3/(с
Па).
В промысловых условиях часто используется размерность коэффициента продуктивности [К] – м3/(сут
МПа).
Р= Рк - Рс - депрессия на пласт, Па.
Коэффициент продуктивности скважины:
, (9)
. (10)
Коэффициент гидропроводности пласта в призабойной зоне скважины:
. (11)
Коэффициент проницаемости пласта:
. (12)
Задачи:
1) Изучить распределение давления, градиента давления и скорости фильтрации в залежи круговой формы при установившейся фильтрации несжимаемой жидкости по закону Дарси;
2) Определить дебит скважины, средневзвешенное по объему порового пространства пластовое давление и время движения частицы от контура питания до забоя скважины;
3) Изучить элементы гидродинамических исследований скважин на установившихся режимах фильтрации – построение индикаторных диаграмм и, на базе их обработки, определить и оценить фильтрационные свойства пласта (коэффициенты продуктивности, гидропроводности и проницаемости), при следующих исходных данных:
Таблица 1
Исходные данные
|
|
|
| ,
кг/м3
|
|
|
|
|
| 9,7 | 7,2 | 0,18 | 2,0 | 0,4 |
где
– давление на контуре питания;
– давление на забое скважины;
– радиус контура питания;
– радиус скважины;
– плотность жидкости;
– динамическая вязкость жидкости;
– толщина пласта;
– проницаемость;
– пористость.
Таблица 2
Показатели работы скважины на различных режимах
| РС1, МПа | Q1, т/сут | РС2, МПа | Q2, т/сут | РС3, МПа | Q3, т/сут | РС4, МПа | Q4, т/сут | РС5, МПа | Q5, т/сут |
| 7,2 | 7,7 | 8,2 | 8,7 | 86,8 | 9,2 | 43,4 |
Рис. 1. Схема плоскорадиального потока
Решение:
Определение закона распределения давления в пласте:

Таблица 3
Данные для построения зависимости Р(r)
| r, м | P,МПа |
| 0,18 | 7,2 |
| 7,666 | |
| 8,103 | |
| 8,291 | |
| 8,727 | |
| 8,819 | |
| 8,916 | |
| 9,214 | |
| 9,352 | |
| 9,444 | |
| 9,512 | |
| 9,566 | |
| 9,632 | |
| 9,651 | |
| 9,668 | |
| 9,684 | |
| 9,7 |

Рис. 2. График распределения давления в пласте 
Определение градиента давления:

Таблица 4
Данные для построения зависимости gradР(r)
| r,м | gradP(r),Па/м |
| 0,18 | 1507966,667 |
| 54286,8 | |
| 27143,4 | |
| 5428,68 | |
| 3877,629 | |
| 2714,34 | |
| 904,78 | |
| 542,868 | |
| 387,763 | |
| 301,593 | |
| 246,758 | |
| 193,881 | |
| 180,956 | |
| 169,646 | |
| 159,667 | |
| 150,797 |
Рис. 3. График распределения градиента давления в пласте
.
Определение скорости фильтрации:

Таблица 5
Данные для построения зависимости V(r)
| r,м | V(r)·10-6,м/c |
| 0,18 | 301,667 |
| 54,3 | |
| 10,86 | |
| 5,43 | |
| 1,086 | |
| 0,775 | |
| 0,543 | |
| 0,181 | |
| 0,1086 | |
| 0,077 | |
| 0,060 | |
| 0,049 | |
| 0,039 | |
| 0,036 | |
| 0,034 | |
| 0,032 | |
| 0,03 |

Рис. 4. График распределения скорости фильтрации 
Определение дебита скважины (по формуле Дюпюи):


Средневзвешенное по объему порового пространства пластовое давление:

Время движения частицы от контура питания радиуса
до забоя скважины радиуса
:

Метод снятия индикаторных диаграмм
| Рк |
Рис. 5. Зависимость дебита Q от забойного давления PC.
Давление на контуре питания: РК = 9,7МПа.

Рис. 6. Зависимость дебита Q от депрессии на пласт P.
Коэффициент продуктивности скважины:




Уравнение притока жидкости к скважине:
,
где
- коэффициент продуктивности скважины;
- депрессия на пласт, Па.
Тогда имеем уравнение следующего вида:
.
Коэффициент гидропроводности пласта в призабойной зоне скважины:



Коэффициент проницаемости пласта:

Выводы:
В ходе данной лабораторной работы были получены и построены следующие зависимости: распределения давления, градиента давления и скорости фильтрации в залежи круговой формы при установившейся фильтрации несжимаемой жидкости; был определен дебит скважины, равный:
Средневзвешенное по объему порового пространства пластовое давление:
и времени движения частицы от контура питания до забоя скважины:
, а также были построены индикаторные диаграммы и, на базе их обработки, определены коэффициенты:
продуктивности:
,
гидропроводности: 
и коэффициент проницаемости: 
,
кг/м3