Решение задач на тему: Постановка задачи о температурном поле в нефтегазовом пласте

Введение

Актуальность темы исследования. Одной из наиболее актуальных проблем современной геофизики является разработка теории температурных и гидродинамических полей при фильтрации газа. Они описываются нелинейными дифференциальными уравнениями, отыскание решений которых представляет значительные трудности. Особую значимость подобные задачи приобретают в связи с различными технологическими приложениями. Например, в последнее время возрос интерес к термическим исследованиям газовых пластов, как к одному из способов повышения эффективности газодобычи. На основании анализа температурных кривых выявляются интервалы притоков, заколонных перетоков, интервалов отложения газовых гидратов и т.д.

Для решения практических задач необходимо знать зависимость температуры от расстояния; температуры от времени при различных параметрах пластов.

Цель работы: Целью данной работы является разработка теории баротермического эффекта при фильтрации газа в прискважинной зоне газовых пластов и изучение вклада различных физических процессов.

Задачами исследования являются

- разработка математической модели термодинамических эффектов в прискважинной зоне газовых пластов;

- постановка задачи о баротермическом эффекте в прискважинной зоне, построение аналитического решения;

- проведение расчетов и анализ вклада различных физических процессов в температурное поле в прискважинной зоне;

- изучение влияния сжимаемости на величину баротермического эффекта.

Научная новизна: Впервые получено аналитическое решение нелинейной задачи о баротермическом эффекте с учетом барической сжимаемости, исследованы пространственно-временные распределения температурных полей при фильтрации газа в пористой среде; получены графики зависимости температуры от различных параметров и изучен вклад сжимаемости.

Практическая ценность заключается в возможности использования результатов исследований в физике пористых сред, в газодобывающей промышленности.

- полученные аналитические зависимости позволяют произвести оценку эффективности фильтрации газа в конкретных условиях и выбирать оптимальный режим.

- полученные результаты можно использовать для термического контроля за процессом фильтрации газа в пористой среде;

- результаты работы позволяют оценивать эффективность фильтрации газа и с учетом полученных результатов корректировать последующую технологию воздействия.

Краткая характеристика содержания работы: Дипломная работа состоит из введения, трех глав и заключения.

Во введении обоснована актуальность темы дипломной работы, поставлены задачи исследования и приводятся краткие сведения по работе.

В первой главе представлены основные уравнения, описывающие процесс фильтрации газа в пористом пласте. Сформулирована физическая и математическая постановки температурной и гидродинамической задач.

Во второй главе найдено решение гидродинамической задачи методом разделения переменных, методом характеристик построено решение температурной задачи и осуществлен анализ полученного аналитического решения на частных случаях.

В третьей главе осуществлены численные расчеты тепловых полей с помощью программного пакета Mathcad. Описан анализ вклада различных физических процессов.

В заключении подводятся итоги проведенного исследования.

При выполнении работы оказали большую помощь д.т.н., проф. Филиппов А.И., ст. пр. Миколайчук Н.П., ст. лаб. Скворцова О.В. В связи с этим, хочу выразить им большую благодарность за оказанную помощь в выполнении дипломной работы, указание путей решения возникающих трудностей, советы по рациональной организации труда.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

- коэффициент температуропроводности, ;

- температура, ;

- давление, ;

- скорость фильтрации, ;

- скорость конвективного переноса тепла, ;

П=с ρ/cpl;

m - пористость;

- относительная вязкость газа,

- проницаемость, ;

- коэффициент сжимаемости, ;

- коэффициент теплопроводности, ;

- радиус контура питания, ;

- радиус скважины, ;

- плотность газа, ;

- коэффициент Джоуля - Томсона, ;

- удельная теплоемкость газа насыщающего пористую среду, ;

- адиабатический коэффициент, ;

- время, ;

Оглавление

- введение 4

- постановка задачи о температурном поле в нефтегазовом пласте

- Уравнения состояния реального газа

- Основные уравнения, описывающие процесс фильтрации газа в пористой среде

- Описание задачи

- Математическая постановка задачи

- Математическая постановка температурной задачи

- Математическая постановка гидродинамической задачи

- Основные идеи метода характеристик

- 1.6. Выводы....22

- Аналитическое решение задачи о баротерми-ческом эффекте для реальных уравнений состояния

- Решение гидродинамической задачи

- Решение температурной задачи

- 2.3. Выводы 27

- Получение Аналитических выражений решения задачи о баротермическом эффекте с учетом барической сжимаемости

- Решение гидродинамической задачи для линеаризованного уравнения состояния

- Температурная задача в линеаризованном случае

- 3.3. Выводы 30

- анализ результатов расчетов и Исследование температурных полей, возникающих при фильтрации газа

- Анализ результатов расчетов температурных полей

- Изучение вклада сжимаемости в величину баротермического эффекта

- 4.3. Выводы 40

- заключение 41

- Список литературы 42

- Приложения

Заключение

В данной главе представлены основные уравнения состояния реального газа, уравнения, описывающие процесс фильтрации газа в пористой среде. Дано описание задачи. Сформулированы физическая и математическая постановки температурной и гидродинамической задач. Описан метод характеристик, который использован для получения решения задачи в главе 2.

Список литературы

1. Ландау Л. Д., Лившиц Е. М. Статистическая физика// М.,1964.

2. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел// М: Наука. 1964. 487с.

3. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей// М., Наука. 1972.

4. Филиппов А. И., Фридман А. А., Девяткин Е. М. Баротермический эффект при фильтрации газированной жидкости: Монография. - Стерлитамак: Стерлитамак. гос. пед. ин-т; Стерлитамакский филиал Академии наук Республики Башкортостан, 2000. - 175с.

5. Филиппов А. И. Скважинная термометрия переходных процессов. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1989. - 116с.

6. Очан Ю. С. Методы математической физики// М: Высшая школа. 1965. 383с.

7. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. - М.: Наука, 1971. - 940с.

8. Морачевский А. Г., Сладков И. Б. Физико - химические свойства молекулярных неорганических соединений. - С. Пб.: Химия, 1996. - 312с.

9. Баскаков А. П., Гуревич М. И., Решетин Н. И. и др. Общая теплотехника. - М.-Л.: Государственное энергетическое издательство, 1963. - 392с.