Фильтрация газов(баротермический эффект) (стр. 1 из 8)
министерство общего и профессионального образования российской федерации
стерлитамакский государственный педагогический
институт
Кафедра теоретической физики
МАРИО1980mail.ru
Исследование влияния сжимаемости
на величину баротермического эффекта при фильтрации газа
Дипломная работа
Научный руководитель:
д.т.н., проф. Филиппов А.И.
ст. пр. Миколайчук Н.П.
Стерлитамак 2002
содержание
введение..................................................................................................... 4
глава 1. постановка задачи о температурном поле в нефтегазовом пласте......................................................................... 8
1.1. Уравнения состояния реального газа.......................................... 8
1.2. Основные уравнения, описывающие процесс фильтрации газа в пористой среде………………………………..…………………….11
1.3. Описание задачи......................................................................... 13
1.4. Математическая постановка задачи.......................................... 14
1.4.1. Математическая постановка температурной задачи...... 14
1.4.2. Математическая постановка гидродинамической задачи 15
1.5. Основные идеи метода характеристик………………………….…15
1.6. Выводы………………………………………………………..……..22
Глава 2. Аналитическое решение задачи о баротерми-ческом эффекте для реальных уравнений состояния.................... 23
2.1. Решение гидродинамической задачи........................................ 23
2.2. Решение температурной задачи................................................ 25
2.3. Выводы....................................................................................... 27
Глава 3. Получение Аналитических выражений решения задачи о баротермическом эффекте с учетом барической сжимаемости........................................................................................ 27
3.1. Решение гидродинамической задачи для линеаризованного уравнения состояния.................................................................................. 27
3.2. Температурная задача в линеаризованном случае ................. 28
3.3. Выводы....................................................................................... 30
Глава 4. анализ результатов расчетов и Исследование температурных полей, возникающих при фильтрации газа 30
4.1. Анализ результатов расчетов температурных полей............... 31
4.2. Изучение вклада сжимаемости в величину баротермического эффекта 38
4.3. Выводы....................................................................................... 40
заключение............................................................................................. 41
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................. 42
ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................ 43
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, ;Π=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, 
;глава 1. постановка задачи о температурном поле в нефтегазовом пласте
1.1. Уравнения состояния реального газа