Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Геолого-минералогические науки
Технология бурения и освоения скважин

Диссертационная работа:

Тарновский Евгений Игоревич. Нестационарные задачи геолого-технических систем разработки и эксплуатации газовых месторождений : диссертация ... доктора технических наук : 25.00.17.- Томск, 2005.- 342 с.: ил. РГБ ОД, 71 06-5/536

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

Глава 1. ТЕРМОДИНАМИКА НЕОБРАТИМЫХ ПРОЦЕССОВ

В НЕОДНОРОДНЫХ СИСТЕМАХ , 18

  1. Некоторые важные термодинамические соотношения для газожидкостных систем 21

  2. Термодинамическая устойчивость и условия локальной квазиравновесности 23

  3. Термодинамика фазовых переходов 27

  4. Уравнения баланса и законы сохранения.. 30

  5. Причинное описание и термодинамический аспект флуктуации неравновесного состояния ретроградных углеводородных смесей 37

  6. Исходные данные о составе и свойствах углеводородных систем газовых месторождений. Выбор модельных углеводородных смесей для термодинамического моделирования.. 45

  7. Общие принципы термодинамического расчета фазовых равновесий и свойств многокомпонентных углеводородных смесей 49

  8. Заключение 71

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРО
ЦЕССОВ В МНОГОФАЗНЫХ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ
СРЕДАХ 72

  1. Основные гипотезы, допущения и обозначения 74

  2. Уравнения, выражающие законы сохранения для смесей многокомпонентных непрерывных систем 79

  3. Уравнения неустановившегося движения газожидкостной смеси в осесимметричных трубах 83

  4. Гидравлическое сопротивление при течении газожидкостных потоков в прямолинейных и изогнутых трубах 93

  5. Расчетные модели динамической вязкости многокомпонентных углеводородных смесей 99

  6. Распространение возмущений в двухфазных многокомпонентных смесях. Модель релаксационного процесса 103

  7. Нестационарные течения под действием случайных возмущений 107

  8. Оценка течения газожидкостных смесей как процесса без последствия 113

  9. Заключение 119

Глава 3. КОМПЛЕКСНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ ЭФФЕКТИНОЙ

ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 121

3.1. Моделирование процесса течения многокомпонентной
углеводородной смеси в пористых средах 121

3.1.1.Состояние проблемы флюид одинамики пластовых систем... 121
3.1.2.Моделирование кинетики межфазного массообмена в при
родных залежах углеводородных смесей 126

I 3.1.3 .Математическое моделирование движения двухфазной мно
гокомпонентной смеси в пористой среде 134

ЗЛАПриближенный расчет движения углеводородной смеси в пласте при запуске одиночной горизонтальной скважины.. .144

  1. Требования к проектированию разработки газовых месторождений 153

  2. Экономико-математическая модель оптимального управления производственным процессом добычи газа и конденсата 156

  3. Заключение 164

Глава 4. НЕКОТОРЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕЧЕНИЙ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ

СМЕСЕЙ 166

а, 4.1. Выбор численного метода решения нестационарных задач

течений 168

4.2. Объектно-ориентированная модель течения многофазной
углеводородной смеси 180

4.2.1. Общая характеристика объектно-ориентированной техноло
гии.... 180

4.2.2.Классификация и декомпозиция 181

4.2.3.Модульность и универсальность 183

4.2.4. Основные классы и объекты модели 184

4.2.5.Реализация объектно-ориентированного подхода 193

4.3. Вычислительный эксперимент нестационарных течений

* углеводородных смесей в трубах 194

4.4. Заключение 247

Глава 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
ДОБЫЧИ И ТРАНСПОРТА ГАЗОЖИДКОСТНОЙ
УГЛЕВОДОРОДНОЙ СМЕСИ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ
РЕЖИМАХ РАБОТЫ 249

  1. Численное моделирование нестационарных режимов течения многокомпонентных углеводородных смесей в добывающей скважине 250

  2. Расчет нестационарных течений углеводородных смесей в добывающих скважинах сложной архитектуры 262

5.3. Численное моделирование течения газожидкостных потоков

в трубопроводных системах 270

5.3.1.Расчет волновых процессов при смене режимов работы про-дуктопроводов, проходящих по пересеченной местности .... 270

5.3.2.Профильный гидродинамический удар в переходных про
цессах в продуктопроводе 277

5.3.3.Течение газожидкостной углеводородной смеси в трубопро
воде при наличии стока в боковой поверхности трубопрово
да 281

5.3.4.0пределение местоположения аварийных выбросов в сис
теме сбора и транспорта газа и конденсата 287

5.4. Заключение 294

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 295

ЛИТЕРАТУРА 298

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 327

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Документы, подтверждающие внедрение результа
тов исследования 337

Введение к работе:

Актуальность темы. Дальнейшее развитие науки проектирования разработки и эксплуатации месторождений природного газа требует создания новых технологий разработки, добычи и транспорта углеводородного сырья. При этом вновь создаваемые технологии должны отвечать требованиям энерго- и ресурсосбережения, экологической и техногенной безопасности эксплуатации пластовых систем, систем добычи и транспортировки.

«Вопросы надежной добычи газа и конденсата требуют осуществления новой концепции развития газодобывающего предприятия, обеспечивающего сбережение энергетического запаса газовой залежи в целом и энергосберегающие режимы работы отдельных добывающих скважин» (Р. И. Вяхирев, 10. П. Коротаев [1]), и добавим - энергосберегающие режимы работы трубопроводного транспорта. Достижение наиболее эффективного, экономически обоснованного и полного извлечения углеводородного сырья возможно только при рассмотрении производственно-технологической работы добывающего предприятия как геолого-технической системы пласт - скважина - газосборная сеть - газопровод (продуктопровод). Между разработкой, добычей и транспортировкой природного газа нет технологических границ. Регулируя раздельно процессы разработки и добычи природного газа, не всегда удается построить оптимальный процесс эксплуатации месторождения. Для построения оптимального производственного процесса добычи газа и конденсата необходимо решение связанных задач течения многокомпонентных углеводородных смесей, начиная с пластовой системы и заканчивая потребителем.

Построение динамической математической модели оптимального управления геолого-техническим процессом добычи газа и конденсата актуально не только на этапе проектирования технологических схем, но и на любой стадии разработки месторождения.

Проблема повышения газо- и конденсатоотдачи пласта не может успешно решаться без детального теоретического анализа газодинамических процессов переноса углеводородного сырья на всех этапах добычи. Определение гидравлически оптимальных режимов течения газожидкостной смеси в системе разработки месторождения, системах транспортировки и на их основе построение рациональной системы эксплуатации месторождения газа многократно повышает требования к детализации описания газодинамических и физических процессов по сравнению со стационарным течением. Решение задач добычи газа и конденсата отличается тем, что добываемое природное углеводородное сырье представляет собой набор компонентов, при движении которых по геолого-техническим системам разработки и добычи происходят необратимые процессы, сопровождаемые фазовыми переходами. При этом возникает ряд проблем, требующих решения: течение многофазной углеводородной смеси при наличии перехо-

дов компонентов в фазах; формирование остаточной насыщенности за счет образования новой фазы в пористой среде; неустановившееся движение многофазной многокомпонентной смеси в трубах с произвольным профилем и трубах переменного сечения; влияние пульсирующего потока газа на динамическую устойчивость течения газожидкостной смеси; влияние начальных и граничных условий на характер изменения основных параметров течения под действием произвольных сил; влияние местных сопротивлений в трубопроводных системах высокого давления, приводящих к нелинейным эффектам при смене режимов течения; течение углеводородной смеси при наличии случайных возмущений.

Эффективная и надежная эксплуатация систем добычи и транспортировки природного газа требует достаточно точного расчета режимов работы систем транспорта и количественного анализа протекающих в них физических процессов. Для этого необходимо описать течения газожидкостных углеводородных смесей в пластовых и транспортных системах, разработать эффективные методы расчета, учитывающие особенности процессов течения многофазных систем, и разработать способы регулирования течения смесей.

Добываемая смесь природных углеводородов для полного использования и переработки транспортируется по трубопроводным системам. К их числу относятся: в скважине - фонтанная арматура; внутри промысла - газосборный коллектор; магистральные трубопроводы газа и магистральный продуктопровод. На всех газовых и газоконденсатных месторождениях скважинная добыча и внутрипромысловая транспортировка газоконден-сатной смеси осуществляются по однотрубной системе. Эффективной технологией, радикально повышающей уровень добычи газа и конденсата, является раздельный (двухфазный) транспорт природных углеводородов. Эффект достигается за счет непрерывного в процессе транспортировки разделения пластовой углеводородной смеси на газовые и жидкие среды. Процесс разделения природного газа с использованием двухтрубной фонтанной арматуры в скважине, с системой автоматического регулирования на устье, разделение потоков в процессе транспортировки в системе сбора позволят начать подготовку газа уже с забоя скважины.

Научное сопровождение данной технологии связано с решением следующих теоретических проблем:

создание методологической основы моделирования фазового состояния и термодинамических свойств систем природных углеводородов при наличии границы раздела между непрерывными фазами;

дальнейшее развитие математического описания нестационарных течений в каналах с учетом межфазовых обменов;

теоретическое исследование особенностей течения газожидкостных углеводородных смесей в каналах с заданной шероховатостью и местными

сопротивлениями, разделения потоков, условий формирования руслового и напорного течения углеводородной смеси в каналах различного профиля.

Подобные работы
Никифоров Сергей Владимирович
Оптимизация систем разработки нефтяных месторождений на поздней стадии эксплуатации
Дунюшкин Иван Игнатьевич
Теоретические основы и практические рекомендации по расчетам физико-химических свойств скважинной продукции при разработке и эксплуатации нефтяных месторождений
Андреева Наталья Николаевна
Научно-технические аспекты разработки и эксплуатации мелких нефтяных месторождений
Нурумова Сара Жакиповна
Особенности разработки VIII горизонта месторождения Жетыбай при эксплуатации добывающих скважин с забойными давлениями ниже давления насыщения
Ковалев Николай Иванович
Повышение эффективности заканчивания и эксплуатации скважин на поздней стадии разработки нефтяных месторождений : На примере Ставрополья
Дубров Юрий Владимирович
Совершенствование технологии и техники эксплуатации газоконденсатных скважин на завершающей стадии разработки месторождений
Нурисламов Наиль Баширович
Реактивизация разработки многопластового нефтяного месторождения на поздней стадии эксплуатации
Габдрахманов Нурфаяз Хабибрахманович
Научные основы и технологии насосной эксплуатации малодебитных скважин в поздние периоды разработки нефтяных месторождений
Кисев Сергей Всеволодович
Разработка технологий ремонтов, повышающих эффективность эксплуатации скважин на сложнопостроенных месторождениях Красноленинского свода
Цветков Николай Александрович
Разработка энергосберегающих технологий подготовки газа валанжинских залежей Уренгойского месторождения в компрессорный период эксплуатации

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net