Моделирование и оптимизация теплофизических и гидродинамических процессов при эксплуатации нефтяных скважин

• Автор: Бородкин, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 158 с. : ил

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И РАЗМЕРНОСТИ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН
1 Л. Механизм образования пробковых барьеров во внутрискважинном оборудовании при механизированной добыче нефти
1.2. Основные способы и технологическое оборудование для ликвидации пробок различной структуры в НКТ
1.3. Теоретическая и экспериментальная база для исследований теплотехнических и гидродинамических режимов подземного ремонта нефтегазовых скважин
1.4. Выводы и задачи исследования
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ И ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ РЕМОНТНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТАХ В НКТ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН
2.1. Постановка задачи моделирования
2.2. Математическая модель типового узла растепления гидратно--ледяной пробки в технологической системе ремонта НКТ
2.3. Математическая модель узла транспортирования промывочной жидкости в КГТ и кольцевом канале внутри скважины
2.4. Математическая модель типового узла транспортирования промывочной жидкости в атмосфере
2.4.1. Математическая модель узла сливной магистрали
2.4.2. Математическая модель участка КГТ от устья скважины
до накопительного барабана
2.5. Математическая модель течения промывочной жидкости в узле КГТ, свернутой кольцами на барабане
2.6. Математическая модель типового теплообменного узла промывочной жидкости в теплоизолированном баке

2.7. Рабочая модель колтюбинговой системы подземного ремонта НКТ с рециркуляцией промывочного агента
3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ И ПОСТАНОВКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ КОЛТЮБИНГОВЫХ СИСТЕМ РЕМОНТА НКТ
3.1. Разработка алгоритмов расчета на ПЭВМ математических моделей локальных узлов и колтюбинговой системы ремонта
НКТ в целом
3.2. Формирование справочной базы данных для расчетно-программного комплекса «Моделирование тепловой технологической системы»
3.3. Обсуждение достоверности результатов расчета на ПЭВМ параметров колтюбинговой системы ремонта НКТ
3.4. Исследование рабочих параметров колтюбинговой системы при подземном ремонте НКТ в скважинах, окруженных вечномерзлыми грунтами
3.5. Выводы к главе
4. ОПТИМИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ КОЛТЮБИНГОВЫХ СИСТЕМ ПРИ РЕМОНТЕ НКТ
4.1. Оптимизация удельных гидравлических потерь по геометрическим и теплофизическим параметрам колтюбинговых ремонтных агрегатов
4.2. Оптимизация рабочих параметров колтюбинговой системы ремонта НКТ по энергетическим затратам
4.3. Выбор оптимальных эксплуатационных режимов подземного ремонта НКТ с помощью котюбинговых агрегатов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И РАЗМЕРНОСТИ
т - время протекания процесса, с;
Т - абсолютная температура, К;
р - плотность жидкости, кг/м3;
р - давление, Н / м2; б - массовый расход жидкости, кг/с;
С0 - вектор конвективной скорости движения смеси, м/с р - коэффициент динамической вязкости, кг • м / с;
V - коэффициент кинематической вязкости, м2 /с;
£ - коэффициент гидравлического сопротивления;
q - плотность теплового потока, Вт / м2;
X - коэффициент теплопроводности, Вт/мК; а - коэффициент конвективной теплоотдачи, Вт /(м2К); а - коэффициент температуропроводности, м2 / с; к - коэффициент теплопередачи, Вт /(м2К);
Ср - изобарическая теплоемкость, Дж/кгК; г - удельная теплота фазового перехода,Дж/кг;
_ со ■ с1
Ке = число Рейнольдса;

Л1и = число Нуссельта;

Г, У
гг — — число Прандтля; а
В(...)/дт = д(..)/дт + СОД(..) - субстанциональная производная; - символ Кронекера;
V - оператор дифференцирования (Набла).

где Т0 - температура промывочной жидкости на входе в канал; Ср - удельная
изобарная теплоемкость; П,1 - периметр сечения и длина канала.
„ „ руП ЛеГр
Преобразуя выражение (2.10) к виду О = — и считая неизмен-

ными по длине канала осредненные параметры q],Cp,p,v, уравнение (2.21) может быть представлено следующим образом:
4я1о
т0-тх
руСр КеСР
Решая совместно уравнения (2.5) и (2.22), находим:
(2.22)
Т0 + Тпл
4ЯдШ0
т =■

руСр Ке

(2.23)
руСр ЯвСР
Совместное решение уравнений (1.28), (2.5) и (2.23) дает выражение для определения скорости перемещения границы раздела фаз бд1 относительно обсадной трубы (скорость растепления ледяной пробки) в виде:
й),=
(2.24)
(т _Т )
т * * 1 ПЛ ) *
Р*Чо
Температура промывочной жидкости на выходе из канала в кольцевое русло определяется по уравнению:
Т4=2-Тх -Т0. (2.25)
Потери давления в канале на трение и местные сопротивления находим
в соответствии с выражением:
Ґ т

р2со2

г П'1 к

(2.26)
где 4у4м - коэффициенты Дарси и местных сопротивлений, соответственно; 1,(4э - длина и характерный размер (эквивалентный диаметр) канала; (рсо), (7 - массовая скорость и массовый расход промывочной жидкости в канале; П, / - - смоченный периметр и площадь сечения канала.