Сабирова Зухра Рустамовна



Дата09.11.2016
Размер77.4 Kb.
УДК 004.942

Сабирова Зухра Рустамовна

студент 2 курса

Научный руководитель: Певнева Анна Геннадьевна

доц., к.т.н.



кафедра ИиКТ

Факультет фундаментальных и гуманитарных дисциплин

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

г. Санкт-Петербург
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПО РАСЧЕТУ ГРАДИЕНТА ДАВЛЕНИЯ В СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ
INFORMATION FOR COMPUTATIONAL EXPERIMENT ON THE PRESSURE GRADIENT CALCULATION IN THE WELLBORE
Сравнительный анализ методик расчета градиента давления, используемых для проектирования обработки месторождений, показывает, что в настоящее время для них нет универсального критерия классификации и оптимального выбора.

Стоит отметить и то, что существующие в настоящее время общепризнанные методы расчета характеристик многофазного потока в стволе скважины, используемые в России и в мире, разработаны зарубежными учеными. Некоторые из них эмпирические, в других, напротив, делаются попытки моделировать явления, лежащие в основе тех или иных процессов.

Все эти модели можно разделить на 3 класса:

Эмпирические корреляции (Данс и Росс (1963), Оркижевский (1967), Мукерджи и Брилл (1985));

Модели дрейфа (Хасан и Кабир (1988));

Механистические модели (Ансари и др. (1994), Занг (2001)). [2]

Стоит отметить также, что термин «механистические модели» не является строго обоснованным, он употребляется в специальной литературе для обозначения класса методов расчета, в основе которых лежат законы гидравлики и гидродинамики, выраженные системами дифференциальных уравнений.[1] В математическом моделировании для этого класса методов используют термин «рациональные модели». Далее автор все же придерживается терминологии принятой в статье.

Механистические модели характеризуются наилучшей сходимостью с экспериментальными и промысловыми данными, но их использование в практических приложениях зачастую бывает затруднительным в связи с требуемыми вычислительными затратами. Модели, основанные на подходе дрейфа, позволяют производить вычисления на порядок быстрее, но характеризуются большей ошибкой расчётов. В частности, для снарядного режима многофазного потока – расхождение расчетов с экспериментальными данными достигает 30%. [2]

Brill & Mukherjee было предложено следующее разделение эмпирических корреляций на три категории:

Категория «А». Рассматривает многофазный поток без учета режимов потока и эффекта проскальзывания. Плотность смеси рассчитывается на основе газового фактора. То есть, делается допущение, что газ и жидкость движутся с одинаковой скоростью. Используется одна единственная корреляция для двухфазного коэффициента трения. Не выделяются различные режимы потока.

Категория «В». Учитывает эффект проскальзывания, не учитывает режимы потока. Требуется корреляция и для объемного содержания жидкости и для коэффициента трения. Поскольку газ и жидкость движутся с различной скоростью, необходимо предусмотреть метод прогнозирования того, какой объем трубы занят жидкой фазой на любом участке трубы. Для всех режимов потока используются одни и те же корреляции объемного содержания жидкости и коэффициента трения.

Категория «С». Учитывает эффект проскальзывания и режимы потока. Для прогнозирования объемного содержания жидкости и коэффициента трения необходимы не только корреляции, но и методы определения режима потока. Определив режим потока, можно подобрать корреляцию для прогнозирования объемного содержания.

Жизненно важно, чтобы специалист, занимающийся расчетами, связанными с многофазным потоком, знал об ограничениях и области применения того или иного метода. Широкий разброс параметров, встречающийся в добывающих скважинах, осложняет разработку методов для прогнозирования поведения многофазного потока. Так методы, которые работают для газоконденсатных скважин, не работают для нефтяных, а допущения верные для одних скважин совершенно не допустимы для других. Целью настоящей работы является сравнительный анализ существующих общепринятых методов расчета градиента давления в скважинах с помощью информационных технологий. [3]

Для анализа были взяты рациональная модель Ансари и эмпирическая корреляция Бегса и Брилла. Был проведен полный факторный эксперимент. Фрагмент данных изображен в табл. 1.



Таблица 1.
Фрагмент данных для полного факторного эксперимента.


номер опыта

температура на устье скважины

температура на забое скважины

дебит в стандартных условиях

плотность нефти

плотность газа

Ансари

Бегс и Брилл

давление при 540 м

давление при 1080 м

давление при 1890 м

давление на забое

давление при 540 м

давление при 1080 м

давление при 1890 м

давление на забое

1

25

88

14

779

0,7

18,27

46,96

100,53

157,41

36,84

75,42

130,99

187,33

2

25

70

14

779

0,7

18,98

48,32

102,57

159,65

37,42

76,12

132,04

188,84

3

25

80

14

779

0,7

18,5

47,56

101,53

158,38

37,1

75,73

131,45

188

4

25

88

30

779

0,7

12,97

30,05

76,29

132,59

21,27

54,74

111

168,21

5

25

88

50

779

0,7

11,74

23,59

62,97

118,23

16,75

36,15

77,98

133,23

6

25

88

14

800

0,7

18,6

47,78

101,92

159,87

37,79

77,37

134,47

191,93

7

25

88

14

857

0,7

19,63

50,65

107,15

168,16

40,2

82,68

144,51

205,12

Нас интересует влияние на перепад давления нескольких факторов: температура на устье и на забое скважины, дебит скважины, плотность нефти, плотность газа и газовый фактор. Фиксировались значения давления в стволе скважины на высотах 540, 1080, 1890 и на забое – 2700м. Нулевой уровень выделен цветом – это данные реальной скважины месторождения в Западной Сибири.


Рис. 1. Исходные данные по скважине.

Далее мы варьируем факторы в пределах допустимых значений, дабы проследить влияние каждого фактора в отдельности, а также в совокупности с другими факторами на градиент давления. Первичная обработка результатов вычислительного эксперимента представлена графически. Рис. 2 представляет собой зависимости давления от глубины скважины при варьировании дебита скважины и газового фактора для метода Бегса и Брилла (слева) и Ансари (справа).

Рис. 2. Вариации газового фактора.
Проанализировав данные табл. 1 и графиков на рис. 1 и 2, а также на основе описательной статистики, было установлено, что наиболее значимыми функциями являются дебит скважины, температура на забое, плотность газа и газовый фактор, наименее значимыми – температура на устье и плотность нефти.

Все вычисления проводились с помощью онлайн вычислений сайта Центра технологий моделирования [4]. Представленная программа рассчитывает градиент давления в стволе скважины по корреляции Бегса и Брилла, и рациональной модели Ансари.


Литература:

  1. Азиз Х., Сеттари Э. Математическое моделирование пластовых систем. – М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. – 416 с.

  2. Бикбулатов С., Пашали А. Анализ и выбор методов расчета градиента давления в стволе скважины// Нефтегазовое дело, 2005. – Интернет-источник: http://www.ogbus.ru/eng/2005_2.shtml

  3. Гук В. Методы моделирования работы скважин при разработке низкопроницаемых коллекторов. Автореф. дисс. … конд. техн. наук. – М., 2010. – 25 с.

  4. Расчет градиента давления в стволе скважины: [электронный ресурс] Центр технологий моделирования. – Интернет-источник: http://www.modeltech.ru/ru/pet/grad.php



Аннотация.

В статье на основе анализа полного факторного вычислительного эксперимента показано влияние на градиент давления в стволе скважины таких факторов, как температура на устье и на забое скважины, дебит скважины, плотность нефти, плотность газа, газовый фактор.

Рассматриваются общепринятые методы расчета характеристик многофазного потока в стволе скважины в целом и анализируются в частности два метода типа эмпирической корреляции (Бегс и Брилл) и рациональной модели (Ансари).
In the article on the basis of analysis of full factorial computational experiment the effect on the pressure gradient in the wellbore of such factors as the temperature at the wellhead and downhole production rate, the density of oil, the gas density, the gas-oil ratio is showed.

Existing common methods for calculation of multiphase flow parameters in the wellbore as a whole are considered and in particular the two types of empirical correlation method (Beggs and Brill) and the rational model (Ansari) are analyzed.


Ключевые слова.

градиент давления, методы расчета характеристик многофазного потока в стволе скважины, эмпирическая корреляция Бегса и Брилла, рациональная модель Ансари, полный факторный эксперимент



Pressure gradient, methods for calculation of multiphase flow parameters in the wellbore, the empirical correlation Beggs and Brill, rational model of Ansari, full factorial computational experiment



База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница