Диссертация (1173007), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Перенос теплоты движущимся флюидом в пористой среде30происходит с существенно меньшей скоростью, чем массоперенос веществавследствие теплообмена флюида со скелетом коллектора, преобладающим как помассе и по объему [94].СкорБаланс энергии на границах зон описывается краевыми условиями, наиболееообщимтипом которых являются условия сопряжения (так называемые граничныесусловияIY рода), которые предполагают равенство температур и нормальныхтсоставляющихплотности теплового потока во всех точках контакта [37].ьДля описания закономерностей теплообмена на границах жидкой и твердойфазы(в частности на внутренней стенке канала, по которому движется флюид)киспользуетсяуравнение теплоотдачи (так называемые граничные условия III родаоилин закон Ньютона)веqdQ( z )   T ( z )ds(1.6)где:  -коэффициент теплоотдачи, Т - разность температур сред на границе,кq - плотность теплового потока на стенке.тВ ряде случаев предполагается, что на стенке канала не меняется во времениитемпература или плотность теплового потока (граничные условия I и II рода) [37,в38].нПеречисленныевышетермодинамическиеэффектыопределяютозакономерности формирования температурных аномалий для большинствагпроцессов, протекающих в действующих скважинах и пласте.оСреди базовых процессов, роль которых наиболее велика выделимследующие:птепломассоперенос в коллекторе в процессе режиме закачки (отбора);етепломассоперенос по стволу действующей скважины внерпродуктивных пластов;ено31калориметрическое смешивание потоков флюида в интервалахпритока;релаксацияпослеостановкитемпературныханомалий,сформировавшихся в циклах предшествующей работы скважины.Перечисленные выше температурные эффекты участвуют в формированиитемпературных полей практически во всех типах скважин и при самых разныхусловиях исследований.

Хотя список очень невелик, сформированные имипрофили температуры чрезвычайно многообразны. Эти эффекты играют ролькирпичиков, из которых можно возвести здания самой разной архитектуры иназначения [37, 94].Характерныетемпературныеаномалии,связанныеспроявлениемперечисленных выше эффектов, иллюстрирует рисунок 1.3. На нем представленытиповые термограммы, характеризующие тепловое поле в стабильно работающейдобывающейскважине,эксплуатирующихсовместнонесколькопластов(вертикальный или наклонно-направленный ствол) [37].Обратим внимание на следующие особенности поведения термограмм.Величина и знак температурной аномалии в подошве продуктивной толщиконтролируется эффектом дросселирования.

Поступающий в ствол скважиныфлюид приобретает температуру выше, или ниже геотермической в зависимости оттого работает пласт жидкостью или газом (газированной смесью) [37].Выше по разрезу данный эффект экранирован движением флюида по стволуот забоя к устью скважины. Вследствие теплообмена потока в стволе свмещающими породами температура в стволе приобретает характернуюэкспоненциальную форму (закономерности формирования этой аномалии болееподробно будут рассмотрены ниже). Условно высоким будем называть объемныйрасход (для жидкости порядка первых сотен м3 в сутки), при котором в пределаххарактерных расстояний между пластами (единицы и десятки метров) градиенттемпературы между пластами близок к нулевому [37, 94].32Термограммы при притоке жидкостиТермограммы припритоке газаВысокий дебитНизкий дебитСтатикаРасходограмма******Высокий дебитНизкий дебитСтатикаГеотермограммаРисунок 1.3 - Поведение термограмм в добывающей скважине присовместном вскрытии нескольких пластов (пояснения в тексте).

«*» - значениятемпературы поступающего в ствол флюида вследствие эффектадросселированияВ остановленной скважине в отсутствие межпластовых перетоков пределахработающих пластов формируются локальные аномалии, характеризуемыезамедленным темпом восстановления естественной температуры.На основе рассмотренных нами базовых процессов, известны два подходадля оценки дебитов пластов по результатам термических исследований [20, 37, 83,86, 87, 94, 103, 113 и др].Первый подход предусматривает анализ температурных аномалий винтервалах притока.Такие аномалии обусловлены термодинамическимиэффектами, сопровождающими фильтрацию в пределах работающей толщиныпласта и калориметрическим смешиванием в стволе [4, 20, 38, 50, 94, 111,114].Второй подход предполагает изучение распределения температуры постволу скважины вне интервалов притока.

Оно вызвано теплообменомдвижущегося по стволу флюида с окружающей средой. [4, 37, 49, 51, 52, 53, 54, 55,94, 115, 118].33Рассматривая первый подход обратим основное препятствие на пути егопрактического использования. Для достоверных расчетов необходимо знатьтемпературупоступающегоизпластафлюида.Основнымфактором,определяющим её отличие от естественной температуры пласта - является эффектдросселирования [50]. В реальных условиях оценить величину аномалии,связанным с этим эффектом очень сложно, это прежде всего связано с влияниемсостава притекающего из пласта флюида и величины депрессии, под воздействиемкоторой происходит приток [16, 20].В пластах, работающих с низкими дебитами (основной объект нашегоанализа) нужно дополнительно учитывать, что дросселирование необходиморассматривать во взаимосвязи с теплообменом флюида со скелетом коллектора ивмещающими породами и конвективного переноса теплоты движущимся флюидом[37, 94].

Влияние последнего из названных факторов преобладает. Для егоэкспрессной оценки используется соотношение: ε(Рпл  Р(r) )cδ Qln 1  ж ж2Rсδп πhr ln кпT  rcε(Рпл  Р(r ) )при2cδп πRкпhcж Qж 2cδп πRкпhtcж Qжприt(1.7)где: - коэффициент дросселирования, Рпл – пластовое давление, P(r) –текущее давление в пласте, как функция радиальной координаты r, Rкп – радиусконтура питания, r – радиальная координата, сж, сп – объемные теплоемкостижидкости и пласта, Qж – объемный расход, h – толщина пласта.Из данного соотношения следует, что изменение температуры подвоздействием градиента давления распределено по простиранию коллектора. [94]Аномалия температуры увеличивается во времени, приближаясь к максимальномузначению T=(Рпл-Р).

Скорость приближения к максимуму зависит от дебитапласта (рис.1.4).34Рисунок 1.4 - Нестационарное температурное поле в эксплуатационном пласте.P –стационарное распределение давления по простиранию пласта; T1-T4разновременные распределения температуры (t1<t2<t3<t4); T асимптотическоераспределение температуры для неограниченной продолжительности работыскважиныКак мы видим, зависимость связь температуры притекающего флюида спараметрами пласта является очень сложной, что затрудняет экспрессные оценкидебита на основе эффекта калориметрического смешивания. Это заставило автораобратить особое внимание на альтернативный способ оценки – анализ поведениятемпературы вне работающих пластов [94].Успешному применению этого способа в условиях рассматриваемых авторомобъектов разработки способствовало большое расстояние между совместновскрытыми пластами (несколько десятков метров и более).

В этих условиях данныйэффект проявляется наиболее контрастно. Рассмотрим его особенности болееподробно [94 и др.].35Оценка дебита по термограммам вне работающих пластов как1.4одно из базовых способов при количественной интерпретации термограмм(теоретическое обоснование метода, основные расчетные зависимости,способы обработки термограмм)Итак,проанализируемособенноститепломассопереносапостволудействующей скважины вне продуктивных пластов.Данный подход не нов, он был сформирован еще в 60-е годы XX века, такимиучеными как Tixier M. P, H.J.

Ramey, Чекалюк Э.Б и др. [94, 115, 118]. Флюид,двигающийся по стволу действующей скважины в интервале между работающимиинтервалами, обменивается теплотой с вмещающим массивом горных пород. Дляэкспрессной оценки температуры в стволе скважины используют следующеерасчетное соотношение [95]:zBzBTc  TГ  ( М  Г )  B(1  e )  ΔTсoe ,(1.8)где:Bвм t рабc cQc  f (t )М  Г Р f (t )  ln 1 2вм ;c вм;,(1.9)где z – вертикальная координата, увеличивающаяся в направлении движенияфлюида, значение z=0 соответствует месту поступления флюида в ствол;Тг=ТоГz–геотермическоераспределениетемпературыпоглубине,Г-геотермический градиент, T0 - геотермическая температура, соответствующаясоответствует глубине поступления флюида в ствол скважины, знак «+»соответствует движению флюида вниз знак «» - вверх; Гр – градиент давления встволе, Тсо – отличие температуры поступающего в ствол флюида отгеотермической на глубине z=0; Qc – расход флюида в стволе, cф, cвм – объемныетеплоемкости флюида и вмещающей среды, вм – теплопроводность вмещающейсреды,  - коэффициент дросселирования для заполнителя ствола; tраб –продолжительность работы скважины.На рисунке1.5 приведены типовые зависимости, рассчитанные с помощьюсоотношения (1.8).36Вид этих зависимостей определяет параметр «В» (так называемыйнормированный коэффициент теплоотдачи), зависящий от многих параметров, какпоказано в формуле 1.9, но основное влияние на его величину оказывает объемрасхода.

Характеристики

Список файлов диссертации