Formula debitului sondei de gaz. Calculul modului tehnologic de funcționare - limitarea debitului anhidru pe exemplul unui puț al zăcământului de gaz Komsomolskoye

Acasă

Wells

Acest concept înseamnă cantitatea de apă, petrol sau gaz pe care o sursă o poate elibera pentru o unitate convențională de timp - într-un cuvânt, productivitatea acesteia. Acest indicator este măsurat în litri pe minut sau în metri cubi pe oră.

Calculul debitului este necesar atât pentru amenajarea acviferelor interne, cât și în industriile de gaze și petrol - fiecare clasificare are o anumită formulă de calcul.

1 De ce trebuie să calculați debitul sondei?

Dacă cunoașteți debitul sondei dvs., puteți selecta cu ușurință echipamentul optim de pompare, deoarece puterea pompei trebuie să se potrivească exact cu productivitatea sursei. În plus, în cazul oricăror probleme, un pașaport de puț completat corect va ajuta foarte mult echipa de reparații să aleagă modalitatea adecvată de restaurare.

Pe baza debitelor, puțurile sunt clasificate în trei grupe:

Rată scăzută (sub 20 m³/zi);
Debite medii (de la 20 la 85 m³/zi);
Randament ridicat (peste 85 m³/zi).

În industria de gaze și petrol, exploatarea puțurilor marginale este neprofitabilă. Prin urmare, prognoza preliminară a debitului acestora este un factor cheie care determină dacă o nouă sondă de gaz va fi forată în zona dezvoltată.

Pentru a determina un astfel de parametru în industria gazelor, există o anumită formulă (care va fi dată mai jos).

1.1 Cum se calculează debitul unei fântâni arteziene?

Pentru a efectua calcule, trebuie să cunoașteți doi parametrii sursei - nivelurile apei statice și dinamice.

Pentru a face acest lucru, veți avea nevoie de o frânghie, cu o greutate voluminoasă la capăt (astfel încât atunci când atingeți suprafața apei să se audă clar o stropire).

Puteți măsura indicatorii după o zi de la sfârșit. Așteptați o zi după finalizarea forării și spălării este necesară pentru ca cantitatea de fluid din puț să se stabilească. Nu este recomandat să efectuați măsurători mai devreme - rezultatul poate fi inexact, deoarece în prima zi există o creștere constantă a nivelului maxim al apei.

Efectuați măsurători după ce a trecut timpul necesar. Trebuie să faceți acest lucru în profunzime - determinați cât de lungă este partea țevii în care nu există apă. Dacă puțul este realizat în conformitate cu toate cerințele tehnologice, atunci nivelul static al apei din ea va fi întotdeauna mai mare decât punctul superior al secțiunii filtrului.

Nivelul dinamic este un indicator variabil care se va modifica în funcție de condițiile de funcționare ale sondei. Când apa este preluată de la sursă, cantitatea acesteia în carcasă scade constant.În cazul în care intensitatea absorbției de apă nu depășește productivitatea sursei, atunci după un timp apa se stabilizează la un anumit nivel.

Pe baza acesteia, nivelul dinamic al lichidului din puț este un indicator al înălțimii coloanei de apă, care se va menține cu un aport constant de lichid la o intensitate dată. Când utilizați o putere diferită, nivelul dinamic al apei din puț va fi diferit.

Ambii acești indicatori sunt măsurați în „metri de la suprafață”, adică cu cât înălțimea reală a coloanei de apă din coloana de asediu este mai mică, cu atât nivelul dinamic va fi mai scăzut. În practică, calcularea nivelului dinamic al apei ajută la aflarea până la ce adâncime maximă poate fi coborâtă o pompă submersibilă..

Calculul nivelului dinamic al apei se realizează în două etape - trebuie să efectuați o admisie medie și intensivă de apă. Faceți o măsurătoare după ce pompa a funcționat continuu timp de o oră.

După determinarea ambilor factori, puteți obține deja informații orientative despre debitul sursei - cu cât diferența dintre nivelurile static și dinamic este mai mică, cu atât debitul sondei este mai mare. Pentru o fântână arteziană bună, acești indicatori vor fi identici, iar sursa medie de productivitate are o diferență de 1-2 metri.

Calculul debitului sondei se poate face în mai multe moduri. Cel mai ușor este să calculați debitul folosind următoarea formulă: V * Hv / Hdyn - Hstat.

în care:

V este intensitatea prelevarii apei la masurarea nivelului dinamic al sondei;
H dyn - nivel dinamic;
H stat - nivel static;
H in - înălțimea coloanei de apă din carcasă (diferența dintre înălțimea totală a carcasei și nivelul static al lichidului)

Cum se determină debitul unui puț în practică: luăm ca exemplu un puț a cărui înălțime este de 50 de metri, în timp ce zona de filtrare perforată este situată la o adâncime de 45 de metri. Măsurătoarea a arătat un nivel static al apei cu o adâncime de 30 de metri. Pe baza acesteia, determinăm înălțimea coloanei de apă: 50-30 \u003d 20 m.

Pentru a determina indicatorul dinamic, să presupunem că doi metri cubi de apă au fost pompați din sursă într-o oră de funcționare de către pompă. După aceea, măsurarea a arătat că înălțimea coloanei de apă din fântână a scăzut cu 4 metri (a existat o creștere a nivelului dinamic cu 4 m)

Adică N dyn \u003d 30 + 4 \u003d 34 m.

Pentru a minimiza eventualele erori de calcul, după prima măsurare, este necesar să se calculeze debitul specific, cu ajutorul căruia se va putea calcula indicatorul real. Pentru a face acest lucru, după primul aport de lichid, este necesar să se acorde sursei timp să se umple, astfel încât nivelul coloanei de apă să se ridice la un nivel static.

După aceea, luăm apă cu o intensitate mai mare decât prima dată și măsurăm din nou indicatorul dinamic.

Pentru a demonstra calculul debitului specific, folosim următorii indicatori condiționali: V2 (intensitatea de pompare) - 3 m³, dacă presupunem că, cu o intensitate de pompare de 3 metri cubi pe oră, Ndyn este de 38 de metri, apoi 38-30 = 8 (h2 = 8).

Debitul specific se calculează prin formula: Du = V 2 - V 1 / H 2 - H 1, unde:

V1 - intensitatea primului aport de apă (mai mică);
V2 - intensitatea celui de-al doilea aport de apă (mare);
H1 - scăderea coloanei de apă la pompare la o intensitate mai mică;
H2 - o scădere a coloanei de apă în timpul pompării de intensitate mai mare

Calculăm debitul specific: D y \u003d 0,25 metri cubi pe oră.

Debitul specific ne arată că o creștere a nivelului dinamic al apei cu 1 metru presupune o creștere a debitului sondei cu 0,25 m 3 /oră.

După ce se calculează indicatorul specific și obișnuit, este posibil să se determine debitul real al sursei folosind formula:

Dr \u003d (filtru H - stat H) * Du, unde:

H filtru - adâncimea marginii superioare a secțiunii de filtru a șirului de carcasă;
H stat - indicator static;
Du - debit specific;

Pe baza calculelor anterioare, avem: Dr = (45-30) * 0,25 = 3,75 m 3 / oră - acesta este un nivel ridicat de producție pentru (clasificarea surselor cu debit mare începe de la 85 m³ / zi, pentru puțul nostru este 3,7 * =94 m³)

După cum puteți vedea, eroarea calculului preliminar, în comparație cu rezultatul final, a fost de aproximativ 60%.

2 Aplicarea formulei Dupuis

Clasificarea sondelor în industria petrolului și gazelor necesită calcularea debitului lor folosind formula Dupuis.

Formula Dupuis pentru o sondă de gaz are următoarea formă:

Pentru a calcula rata producției de petrol, există trei versiuni ale acestei formule, fiecare dintre acestea fiind utilizată pentru diferite tipuri de puțuri - deoarece fiecare clasificare are o serie de caracteristici.

Pentru o sondă de petrol cu un regim de alimentare instabil.

Invenția se referă la industria gazelor, în special la o tehnologie de măsurare a debitului (debitului) de gaz pentru puțurile de gaz atunci când se efectuează studii gaz-dinamice la moduri de filtrare stabilite folosind un debitmetru cu orificiu critic (DICT). Rezultatul tehnic constă în obținerea unor rezultate de măsurare cu o fiabilitate în intervalul de la minus 5,0 până la plus 5,0% fără prezența unor erori sistematice clar exprimate, tipice pentru metodele cunoscute. Metoda include: organizarea deplasării debitului de gaze naturale a unei sonde de gaze în modul de scurgere critică prin diafragma DICT, măsurarea, folosind instrumente de măsurare de tip omologat, a temperaturii și presiunii pentru debitul de gaze naturale în carcasa DICT din față. a diafragmei, prelevarea probei debitului de gaze naturale, determinarea compozitiei componentelor pentru proba prelevata debitului de gaze naturale. Formarea unei serii de date inițiale pentru a determina parametrii termobarici, termodinamici și gaz-dinamici ai debitului de gaz natural utilizat pentru determinarea debitului de gaz pentru o sondă de gaz, care include informații: materialul din care este realizată diafragma utilizată în ICTS , coeficientul de temperatură de dilatare liniară a materialului diafragmei; materialul din care este realizată partea liniară a carcasei DICT utilizat, coeficientul de temperatură de dilatare liniară a materialului carcasei DICT; diametrul orificiului interior al diafragmei folosite in dict la 20°C; diametrul interior al părții cilindrice a corpului DICT utilizat la 20°C; temperatura și presiunea fluxului de gaz în partea liniară a carcasei DICT din fața diafragmei; compoziţia componentelor fluxului de gaze naturale care trece prin VCT. Determinarea parametrilor termobarici, termodinamici și gazodinamici ai debitului de gaze naturale în porțiunea cilindrică a corpului ICTS din fața diafragmei și în locul de comprimare maximă a jetului acestuia în spatele diafragmei ICTS, găsirea debitului de gaz pentru o puțul de gaz, ținând cont de ε - raportul de compresie al jetului de curgere de gaz în locul comprimării maxime a jetului său în spatele diafragmei dict, fracții de unități; d - diametrul deschiderii diafragmei DICT, m; z 1 și z 2 - coeficienții de compresibilitate a gazului în fața diafragmei ICTS și în locul de comprimare maximă a jetului acestuia în spatele diafragmei ICTS, unități; z CT - coeficient de compresibilitate a gazului în condiții standard, unități; p 1 - presiunea absolută a gazului în fața diafragmei DICT, MPa; p CT - presiunea corespunzătoare condițiilor standard p CT \u003d 1,01325⋅10 5 Pa; T ST - temperatura corespunzatoare conditiilor standard T ST =293,15 K; T 1 - temperatura absolută a gazului în fața diafragmei DICT, K; R - constanta molară a gazului R=8,31 J/(mol⋅K); M - masa molară a gazului, kg/mol; k - indicele adiabatic al gazului, unități. ; β - diametrul relativ al deschiderii diafragmei DICT (β=d/D), fracții de unități; D - diametrul interior al părții cilindrice a corpului LDCT în fața dispozitivului de îngustare, în timp ce raportul de compresie al jetului de flux de gaz la locul constrângerii sale maxime în spatele diafragmei LDCT se determină ținând cont de temperatura redusă a gazului în fața diafragmei LDCT și presiunea redusă a gazului în fața diafragmei LDCT. 8 ill., 3 fil.

Determinarea fiabilă a debitului de gaz pentru sondele de gaz are un impact semnificativ asupra controlului dezvoltării zăcămintelor de gaze, formarea unui set de măsuri pentru îmbunătățirea acestuia și evaluarea eficienței lucrărilor de reparare a puțurilor.

Măsurarea debitului de gaz (debitul) pentru sondele de gaz în timpul studiilor hidrodinamice folosind DICT este efectuată de:

Măsurarea parametrilor debitului termobaric în fața diafragmei DICT cu ajutorul instrumentelor de măsurare a temperaturii și presiunii;

Determinarea sau acceptarea compoziției componente a debitului de gaz pentru a calcula parametrii termobarici necesari ai debitului considerat, care vor fi utilizați în expresie pentru determinarea debitului de gaz pentru o sondă de gaze;

Calculul parametrilor termodinamici necesari pentru un debit de gaz pe baza compozitiei componentelor cunoscute si a parametrilor termobarici;

Calculul debitului (debitului) pentru gaz pentru sonde de gaze în funcție de dependențele funcționale ale relației dintre debitul debitului considerat cu parametrii săi termobarici, termodinamici și gazodinamici corespunzători regimului debitului critic al debitului. curgerea prin ICTS, care se bazează pe soluția comună a ecuațiilor de continuitate a curgerii mediului și prima lege a termodinamicii.

În secvența de măsurare descrisă, precizia debitului de gaz rezultat pentru sondele de gaz este afectată semnificativ de alegerea:

Expresia de calcul folosită pentru determinarea acesteia;

Metode de găsire a parametrilor termodinamici și gaz-dinamici necesari pentru debitul de gaz natural, ale căror valori sunt utilizate în expresia de calcul selectată pentru a determina debitul.

Există o metodă cunoscută pentru calcularea debitului de gaz pentru puțurile de gaz în timpul studiilor hidrodinamice folosind DICT așa cum este descris în lucrarea lui E.L. Rawlins și M.A. Expresia lui Shelhardt (Anexa 2, p. 120)

С - coeficient de consum (debit), unitate;

p este presiunea absolută a fluxului de gaz în fața diafragmei DICT, MPa;

T este temperatura absolută a fluxului de gaz în fața diafragmei DICT, K.

Densitatea relativă a gazului în aer, fracții de unități

Coeficientul de curgere (C) inclus în expresia (1) este determinat de o funcție tabulată empiric a diametrului orificiului diafragmei DICT, dată în lucrarea lui E.L. Rawlins și M.A. Shelhardt (Tabelul 26 din Anexa 2, p. 122).

Dezavantajele metodei cunoscute pentru determinarea debitului de gaz folosind expresia (1) includ:

Tabelul coeficientului de curgere (C) (nu există date despre valorile coeficientului de curgere (C) care nu sunt prezentate în Tabelul 26 din Anexa 2, p. 122 din lucrările lui E.L. Rawlins și M.A. Shelhardt);

Dependența coeficientului de curgere (C) inclus în expresia (1), ca funcție tabelată, de diametrul orificiului diafragmei DICT , unde dim d=L, nu poate acoperi întregul interval de modificări ale parametrilor termodinamici și gaz-dinamici ai debitului de gaze naturale care afectează rezultatul calculării debitului acestuia, întrucât dimensiunea coeficientului (C) derivată din expresia ( 1) este
;

Mică aprobare a expresiei calculate în timpul formării acesteia (aprobarea a fost efectuată pe un singur godeu);

Lipsa corecției pentru abaterea proprietăților gazelor naturale de la legile stării ideale;

Lipsa luării în considerare explicită a parametrilor termodinamici și gaz-dinamici în locul comprimării maxime a jetului de flux de gaz din spatele diafragmei DICT;

Neajunsurile descrise conduc la un rezultat subestimat sistematic al măsurării debitului (debitului) pentru gaz pentru sonde de gaz în timpul studiilor hidrodinamice folosind ICTS în intervalul de la minus 14,0 până la minus 1,5%, în funcție de modificarea deschiderii relative a diafragmei folosit. Această concluzie a fost făcută pe baza unei comparații a rezultatelor măsurării debitului de gaz pentru sondele de gaze conform metodei binecunoscute descrise în lucrarea lui E.L. Rawlins și M.A. Shelhardt cu rezultatele măsurării acestui parametru folosind debitmetre de tip aprobat, bazate pe o metodă cunoscută de măsurare a debitului de gaz, stabilită în GOST 5.586.5-2005 [Sistemul de stat pentru asigurarea uniformității măsurătorilor. Măsurarea debitului și cantității de lichide și gaze folosind dispozitive standard cu orificii. Partea 5. Procedura de măsurare. - M.: Standartinform, 2007. - 94 p.]. Comparația luată în considerare a fost făcută pentru o serie de sonde de gaze din Peninsula Yamal. Rezultatele sale rezumate sunt prezentate în Fig. unu.

Există o metodă de calculare a debitului de gaz pentru sondele de gaz atunci când se efectuează studii hidrodinamice folosind DICT, așa cum este stabilită în lucrarea lui D.L. Katz [D.L. Katz. Orientări pentru producția, transportul și prelucrarea gazelor naturale. - M.: Nedra, 1965. - 677 p.] expresie (formula VIII. 28, p. 320)

unde Q este debitul volumetric (debit) al gazului, redus la o presiune absolută de 1,033 am și o temperatură de 15,6°C, m 3 /h;

z l şi z 2 - coeficienţii de compresibilitate a gazului în secţiuni înainte şi după diafragma DICT, unităţi;

F 2 - aria secțiunii transversale a deschiderii diafragmei DICT, mm 2;

Ср - capacitatea termică specifică a gazului, kcal/(kg⋅°C);

p 1 - presiunea absolută în fața diafragmei dict, am;

T 1 este temperatura absolută a gazului în fața diafragmei DICT, K.

Parametrii termodinamici ai debitului de gaze naturale incluși în expresia (2) sunt determinați prin dependențe de nomogramă față de parametrii termobarici redusi, care sunt prezentați în D.L. Katz [D.L. Katz. Orientări pentru producția, transportul și prelucrarea gazelor naturale. - M.: Nedra, 1965. - 677 p.] şi anume

Indicele adiabatic conform nomogramei prezentate în fig. IV. 56, p. 124;

Coeficientul de compresibilitate conform nomogramei prezentate în figurile IV. 16 și IV. 17, p. 98;

Capacitatea termică specifică a gazului conform nomogramei prezentate în fig. IV. 55, p. 125.

Parametrii termobarici redusi ai debitului de gaz natural utilizat la determinarea parametrilor termodinamici ai acestuia se determina pe baza celor cunoscuti:

Densitatea relativă a gazului în aer;

Parametrii termobarici, la care se determină parametrii termodinamici ai debitului de gaze naturale;

Parametrii termobarici critici pentru debitul considerat.

Dezavantajele metodei cunoscute pentru determinarea debitului de gaz folosind expresia (2) includ:

Lipsa de luare în considerare a influenței asupra rezultatului vitezei fluxului de gaz în secțiunea rectilinie a corpului DICT în fața diafragmei;

Acceptarea ariei secțiunii transversale a fluxului în locul comprimării sale maxime în spatele diafragmei ICTS, egală cu aria secțiunii transversale a deschiderii dispozitivului de constricție utilizat, ceea ce duce la lipsa luării în considerare a efectul asupra rezultatului raportului de compresie a jetului a debitului considerat în timpul scurgerii critice prin diafragmă;

Neajunsurile descrise duc la un rezultat subestimat sistematic al determinării debitului de gaz (debit) pentru sondele de gaz în timpul studiilor hidrodinamice folosind ICTS în intervalul de la minus 17,5 până la minus 12,5%, în funcție de modificarea deschiderii relative a diafragmei utilizate. . Această concluzie se face pe baza unei comparații a rezultatelor măsurării debitului de gaz pentru sondele de gaze conform metodei cunoscute descrise în lucrarea lui D.L. Katz [D.L. Katz. Orientări pentru producția, transportul și prelucrarea gazelor naturale. - M.: Nedra, 1965. - 677 p.] cu rezultatele măsurării acestui parametru cu ajutorul debitmetrelor aprobate pe baza metodei cunoscute de măsurare a debitului de gaz, prevăzută în GOST 5.586.5-2005 [Sistemul de stat pentru asigurarea uniformității de măsurători. Măsurarea debitului și cantității de lichide și gaze folosind dispozitive standard cu orificii. Partea 5. Procedura de măsurare. - M.: Standartinform, 2007. - 94 p.]. Comparația luată în considerare a fost făcută pentru o serie de sonde de gaze din Peninsula Yamal. Rezultatele sale rezumate sunt prezentate în Fig. 2.

O metodă cunoscută pentru calcularea debitului de gaz pentru puțurile de gaze atunci când se efectuează studii hidrodinamice folosind DICT, așa cum este stabilit în lucrările lui J. P. Brill și X. Mukherjee [J. P. Brill, H. Mukherjee. Flux multifazic în puțuri. - Moscova-Izhevsk: Institute of Computer Research, 2006. - 384 p.] expresie (formula 5.3, p. 195):

unde q SC este debitul volumetric (debit) al debitului de gaz, redus la condiții standard, mii st. m 3 / zi;

C n - viteza de avans, unitate;

p 1 - presiunea absolută a gazului în fața diafragmei DICT, MPa;

d ch - diametrul deschiderii diafragmei DICT, m;

Densitatea relativă a gazului în aer, fracții de unități;

z 1 - coeficientul de compresibilitate al gazului în fața diafragmei DICT, fracții de unități;

k este indicele adiabatic al gazului, unități;

y este raportul dintre presiunile debitului de gaz după și înainte de diafragma ICTA, fracții de unități.

Cantitățile incluse în expresia (3), conform lucrării lui J.P. Brill și X. Mukherjee [J. P. Brill, H. Mukherjee. Flux multifazic în puțuri. - Moscova-Izhevsk: Institutul de Cercetare în Calculatoare, 2006. - 384 p.], sunt determinate de:

Viteza de alimentare conform formulei (formula 5.4 p. 195):

unde C s - factor de conversie, în funcție de sistemul de unități utilizat, fracții de unități;

C D - viteza de avans, fracții de unități;

T SC - valoarea temperaturii absolute în condiții standard, K;

p SC - valoarea presiunii în condiții standard, MPa;

Raportul presiunilor fluxului de gaz după și înainte de diafragma DICT conform formulei (formula 5.5 p. 195):

unde p 2 este presiunea gazului din spatele diafragmei DICT, MPa.

Parametrii termobarici ai fluxului de gaz conform nomogramelor prezentate în lucrarea lui D.L. Katz [D.L. Katz. Orientări pentru producția, transportul și prelucrarea gazelor naturale. - M.: Nedra, 1965. - 677 p.] sau după ecuaţiile de stare ale lui Soave-Redlich-Kwong şi Peng-Robinson.

Valorile incluse în formula (4) se iau:

C S , T SC și P SC din Tabelul 5.1 de la p. 195 in functie de sistemul de unitati utilizat;

C D din intervalul de la 0,82 la 0,90 (p. 196).

Dezavantajele metodei cunoscute pentru determinarea debitului de gaz folosind expresia (3) includ:

Lipsa de luare în considerare a vitezei fluxului de gaz în fața diafragmei DICT;

Lipsa luării în considerare a raportului de compresie al jetului de curgere de gaz la locul de comprimare maximă a jetului acestuia în spatele diafragmei DICT;

Utilizarea unei viteze de avans empirice (C D), fără a oferi recomandări cu privire la alegerea valorii sale pentru aplicare;

Lipsa de informații despre caracteristicile de precizie ale măsurării rezultate a debitului de gaz pentru sondele de gaz.

Neajunsurile descrise conduc la o abatere sistematică a rezultatului determinării debitului de gaz (debit) pentru sondele de gaz în timpul studiilor hidrodinamice folosind ICTS în intervalul de la plus 3,0 la minus 15,5%, în funcție de modificarea deschiderii relative a canalului. diafragma utilizată și valoarea acceptată a coeficientului de avans ( C D). Această concluzie se face pe baza unei comparații a rezultatelor măsurării debitului de gaz pentru puțurile de gaz conform metodei bine-cunoscute descrise în lucrarea lui J. P. Brill și X. Mukherjee [J. P. Brill, H. Mukherjee. Flux multifazic în puțuri. - Moscova-Izhevsk: Institutul de Cercetare Calculatoare, 2006. - 384 pp.] cu rezultatele măsurării acestui parametru folosind debitmetre de tip aprobat, bazate pe metoda cunoscută de măsurare a debitului de gaz, stabilită în GOST 5.586.5-2005 [Stat sistem de asigurare a măsurătorilor unitare. Măsurarea debitului și cantității de lichide și gaze folosind dispozitive standard cu orificii. Partea 5. Procedura de măsurare. - M.: Standartinform, 2007. - 94 p.]. Comparația luată în considerare a fost făcută pentru o serie de sonde de gaze din Peninsula Yamal. Rezultatele sale rezumate sunt prezentate în Fig. 3.

Există o metodă cunoscută pentru calcularea debitului de gaz pentru puțurile de gaz atunci când se efectuează studii hidrodinamice folosind DICT așa cum este descris în lucrarea lui A.I. Gritsenko, Z.S. Alieva, O.M. Ermilova, V.V. Remizova, G.A. Zotova [A.I. Gritsenko, Z.S. Aliev, O.M. Ermilov, V.V. Remizov, G.A. Zotov. Orientări pentru studiul puțurilor. - M.: Nauka, 1995. - 523 p.] expresie (formula 177.3, p. 169):

unde Q este debitul volumetric (debit) de gaz, mii st.m 3 /zi;

C - debit, unități;

δ - factor de corecție pentru luarea în considerare a modificărilor indicelui adiabatic al gazului real, unități;

P D - presiunea absoluta in fata diafragmei DICT, ata;

Densitatea relativă a gazului în aer, fracții de unități;

T D este temperatura absolută a gazului în fața diafragmei DICT, K.

Z - coeficientul de compresibilitate a gazului în fața diafragmei DICT, fracții de unități.

Coeficientul de curgere (C) cuprins în expresia (6), în funcție de diametrele diafragmelor și de linia de măsurare, se determină prin calcul sau din Figura 67 a lucrării lui A.I. Gritsenko, Z.S. Alieva, O.M. Ermilova, V.V. Remizova, G.A. Zotova [A.I. Gritsenko, Z.S. Aliev, O.M. Ermilov, V.V. Remizov, G.A. Zotov. Orientări pentru studiul puțurilor. -M.: Nauka, 1995. - 523 p.]. Pentru un DICT cu un diametru al corpului de 50,8⋅10 -3 m în intervalul de variație a diametrului diafragmei 1,59⋅10 -3 ≤d≤12,7⋅10 -3 m, valoarea coeficientului de curgere (C) ar trebui determinată de formula (formula 178.3 s 169 [A. I. Gritsenko, Z. S. Aliev, O. M. Ermilov, V. V. Remizov, G. A. Zotov. Ghid pentru studiul puțurilor. - M.: Nauka, 1995. - 523 p. ]):

unde d este diametrul deschiderii diafragmei DICT, mm.

În intervalul de variație a diametrului diafragmei 12,7⋅10 -3 ≤d≤38,1⋅10 -3 m, valoarea coeficientului de curgere (C) trebuie calculată prin formula (formula 179,3 p. 169 [A.I. Gritsenko, Z.S. Aliev, O. M. Ermilov, V. V. Remizov, G. A. Zotov, Guidelines for Well Investigation, Moscova: Nauka, 1995, 523 p.]):

Pentru un DICT cu un diametru al corpului de 101,6⋅10 -3 m, valoarea coeficientului de descărcare (C) în intervalul diametrului deschiderii 6,35⋅10 -3 ≤d≤76,2⋅10 -3 m trebuie calculată de către formula (formula 180.3 169 [A. I. Gritsenko, Z. S. Aliev, O. M. Ermilov, V. V. Remizov, G. A. Zotov. Ghid pentru studiul puțurilor. - M.: Nauka, 1995.-523 p. .]):

Factorul de corecție (δ) inclus în expresia (6) conform formulei (formula 181.3 p. 170 [A.I. Gritsenko, Z.S. Aliev, O.M. Ermilov, V.V. Remizov, G.A. Zotov. Ghid pentru studiul puțurilor. - M.: Nauka. , 1995. - 523 p.]):

unde k este indicele adiabatic al gazului, unități.

Dacă valoarea indicelui adiabatic al gazului (k) este necunoscută, atunci valoarea (δ) poate fi determinată grafic din Figura 68 din A.I. Gritsenko, Z.S. Alieva, O.M. Ermilova, V.V. Remizova, G.A. Zotova [A.I. Gritsenko, Z.S. Aliev, O.M. Ermilov, V.V. Remizov, G.A. Zotov. Orientări pentru studiul puțurilor. - M.: Nauka, 1995. - 523 p.] la diferite presiuni și temperaturi reduse conform formulei (formula 182.3 p. 171 [A.I. Gritsenko, Z.S. Aliev, O.M. Ermilov, V.V. Remizov, G. A. Zotov Ghid pentru studiul fântânii) . - M.: Nauka, 1995. - 523 p.]):

Presiune redusă în fața diafragmei DICT, unități

Presiunile și temperaturile reduse se determină conform secțiunii 2.2 din A.I. Gritsenko, Z.S. Alieva, O.M. Ermilova, V.V. Remizova, G.A. Zotova [A.I. Gritsenko, Z.S. Aliev, O.M. Ermilov, V.V. Remizov, G.A. Zotov. Orientări pentru studiul puțurilor. - M.: Nauka, 1995. - 523 p.]

Dezavantajele metodei cunoscute pentru determinarea debitului de gaz folosind expresia (6) includ:

Dependența coeficientului de debit (C) inclus în expresia (6), sub forma unei dependențe polinom empirice de diametrul orificiului diafragmei DICT , unde dimd=L, nu poate acoperi întregul interval de modificări ale parametrii termodinamici și gazodinamici ai debitului de gaze naturale care afectează rezultatul calculării debitului acestuia, întrucât dimensiunea coeficientului (C) derivat din expresia (6) este
;

Lipsa de informații despre caracteristicile de precizie ale măsurării rezultate a debitului de gaz pentru sondele de gaz.

Modificări ale deschiderii relative a diafragmei utilizate;

Alegerea expresiei de calcul din (8) și (9) pentru a găsi factorul de corecție (δ).

Această concluzie a fost făcută pe baza unei comparații a rezultatelor măsurării debitului de gaz pentru sondele de gaze conform metodei binecunoscute descrise în lucrarea lui A.I. Gritsenko, Z.S. Alieva, O.M. Ermilova, V.V. Remizova, G.A. Zotova [A.I. Gritsenko, Z.S. Aliev, O.M. Ermilov, V.V. Remizov, G.A. Zotov. Orientări pentru studiul puțurilor. - M.: Nauka, 1995. - 523 p.] cu rezultatele măsurării acestui parametru folosind debitmetre de tip aprobat, bazate pe metoda cunoscută de măsurare a debitului de gaz, prevăzută în GOST 5.586.5-2005 [Sistemul de stat pentru asigurarea uniformitatea măsurătorilor. Măsurarea debitului și cantității de lichide și gaze folosind dispozitive standard cu orificii. Partea 5. Procedura de măsurare. - M.: Standartinform, 2007. - 94 p.]. Comparația luată în considerare a fost făcută pentru o serie de sonde de gaze din Peninsula Yamal. Rezultatele sale rezumate sunt prezentate în Fig. patru.

Există o metodă cunoscută pentru calcularea debitului de gaz pentru puțurile de gaz în timpul studiilor hidrodinamice folosind DICT așa cum este descris în lucrarea lui Z.S. Alieva, G.A. Zotova [Instrucțiune pentru un studiu cuprinzător al rezervoarelor și puțurilor de gaz și gaz condensat. Ed. Z.S. Zotova, G.A. Aliyev. - M.: Nedra, 1980. - 301 p.] expresie (formula VI. 8, p. 201)

unde Q este debitul volumetric (debit) al gazului, mii st. m 3 / zi;

C - debit, unități;

Δ - factor de corecție, unități;

p - presiunea absolută în fața diafragmei DICT, MPa;

Densitatea relativă a gazului în aer, fracții de unități;

T este temperatura absolută a gazului în fața diafragmei DICT, K.

z - coeficientul de compresibilitate a gazului în fața diafragmei DICT, unități.

Se propune ca coeficientul de curgere (C) inclus în expresia (12) să fie determinat de o funcție tabelată empiric a diametrului orificiului diafragmei utilizate în ICTS, dată în tabelul VI. 9 lucrări de Z.S. Alieva, G.A. Zotova [Instrucțiune pentru un studiu cuprinzător al rezervoarelor și puțurilor de gaz și gaz condensat. Ed. Z.S. Zotova, G.A. Aliyev. - M.: Nedra, 1980. - 301 p.], iar factorul de corecție (Δ) conform figurii VI. 23 de lucrări de Z.S. Alieva, G.A. Zotova [Instrucțiune pentru un studiu cuprinzător al rezervoarelor și puțurilor de gaz și gaz condensat. Ed. Z.S. Zotova, G.A. Aliyev. - M.: Nedra, 1980. - 301 p.] sau după formula (formula VI. 9, p. 204 [Instrucțiune pentru un studiu cuprinzător al rezervoarelor și puțurilor de gaz și gaz condensat. Editat de Z.S. Zotov, G.A. Alieva. - M.: Nedra, 1980. - 301 p.]):

unde T np este temperatura redusă a gazului în fața diafragmei DICT, unități;

p np - presiune redusă în fața diafragmei DICT, unități.

Temperatura și presiunea date sunt determinate în conformitate cu capitolul II din Z.S. Alieva, G.A. Zotova [Instrucțiune pentru un studiu cuprinzător al rezervoarelor și puțurilor de gaz și gaz condensat. Ed. Z.S. Zotova, G.A. Aliyev. - M.: Nedra, 1980. - 301 p.].

Dezavantajele metodei cunoscute pentru determinarea debitului de gaz folosind expresia (12) includ:

Dependența coeficientului de debit (C) inclus în expresia (12), sub forma unei dependențe polinom empirice de diametrul orificiului diafragmei DICT, unde dimd=L, nu poate acoperi întregul interval de modificări ale parametrii termodinamici și gazodinamici ai debitului de gaze naturale care afectează rezultatul calculării debitului acestuia, întrucât dimensiunea coeficientului (C) derivat din expresia (12) este
;

Lipsa luării în considerare a influenței asupra rezultatului determinării debitului parametrilor termodinamici ai debitului de gaz și a raportului de compresie a jetului în punctul de compresie maximă a jetului a debitului considerat în spatele diafragmei DICT;

Lipsa de informații despre caracteristicile de precizie ale măsurării rezultate a debitului de gaz pentru sondele de gaz.

Neajunsurile descrise conduc la o supraestimare sistematică a rezultatului determinării debitului de gaz (debit) pentru sondele de gaz în timpul studiilor hidrodinamice folosind ICTS în intervalul de la 30 la 70%, în funcție de modificarea deschiderii relative a diafragmei utilizate. . Această concluzie a fost făcută pe baza unei comparații a rezultatelor măsurării debitului de gaz pentru sondele de gaze conform metodei binecunoscute descrise în lucrarea lui Z.S. Alieva, G.A. Zotova [Instrucțiune pentru un studiu cuprinzător al rezervoarelor și puțurilor de gaz și gaz condensat. Ed. Z.S. Zotova, G.A. Aliyev. - M.: Nedra, 1980. - 301 p.] cu rezultatele măsurării acestui parametru cu ajutorul debitmetrelor de tip aprobat pe baza metodei cunoscute de măsurare a debitului de gaz, prevăzută în GOST 5.586.5-2005 [Sistemul de stat pentru asigurarea uniformitatea măsurătorilor. Măsurarea debitului și cantității de lichide și gaze folosind dispozitive standard cu orificii. Partea 5. Procedura de măsurare. - M.: Standartinform, 2007. - 94 p.]. Comparația luată în considerare a fost făcută pentru o serie de sonde de gaze din Peninsula Yamal. Rezultatele sale rezumate sunt prezentate în Fig. 5.

Problema tehnică rezolvată la aplicarea soluției tehnice propuse este dezvoltarea unei metode de determinare a debitului de gaz (debitul) pentru puțurile de gaze în timpul studiilor hidrodinamice la moduri de filtrare stabilite folosind DICT, care va crește fiabilitatea rezultatului.

Rezultatul tehnic constă în creșterea fiabilității determinării debitului (debitului) pentru gaz pentru sondele de gaze folosind DICT în intervalul de la minus 5,0 până la plus 5,0% prin eliminarea cauzelor erorilor sistematice la utilizarea metodelor cunoscute de calculare a indicatorului în întrebare, expusă în lucru.

Rezultatul tehnic specificat este atins prin faptul că metoda propusă pentru determinarea debitului de gaz (debitul) pentru sondele de gaz folosind DICT presupune utilizarea:

a) instrumente de măsurare a presiunii și temperaturii de tip omologat cu o eroare de măsurare admisibilă stabilită pentru măsurarea parametrilor termobarici ai unui flux de gaz natural care se deplasează de-a lungul unei secțiuni drepte a corpului DICT către diafragmă;

b) metode (tehnici) de măsurare standardizate în domeniul asigurării uniformității măsurătorilor Federației Ruse pentru eșantionarea fluxului de gaze naturale și determinarea compoziției componentelor acestuia;

c) metode (metode) de calcul ale măsurătorilor standardizate în sistemul de asigurare a uniformității măsurătorilor din Federația Rusă la determinarea parametrilor termodinamici ai unui flux de gaz natural (densitate în condiții standard, greutate moleculară, factor de compresibilitate în condiții standard și parametri termobarici) în partea liniară a corpului DICT și în locul de comprimare a fluxului maxim în spatele deschiderii DICT, indice adiabatic);

d) expresie de calcul pentru găsirea debitului de gaz pentru sondele de gaze, pe baza soluției comune a ecuațiilor de continuitate a debitului mediu și a Primei Lege a Termodinamicii, care ia în considerare:

Abateri ale proprietăților termodinamice ale unui flux de gaz natural de la legile unui gaz ideal prin includerea în expresie ca componente a densității în condiții standard, a greutății moleculare, a factorului de compresibilitate în condiții standard și a parametrilor termobarici în partea liniară a corpului DICT iar în locul compresiei debitului maxim în spatele diafragmei DICT, indicatorul adiaba;

Structura formată a regimului hidrodinamic al fluxului de gaze naturale care trece prin diafragma ICTS în modul critic de scurgere prin includerea în expresie ca componente a diametrului relativ al deschiderii diafragmei și a raportului de compresie a jetului a debitului considerat în spatele diafragmei ICTS atunci când iese din atmosferă și considerând ca valoare neexclusă viteza fluxului de gaz în partea liniară a corpului DICT la derivarea expresiei de calcul;

e) metoda de calcul pentru determinarea raportului de compresie a debitului de gaz natural din spatele diafragmei DICT, care este inclusă în expresia de calcul pentru găsirea debitului de gaz pentru sondele de gaze, pe baza relației dintre indicatorul luat în considerare și termodinamica parametrii debitului (dați de temperatura și presiunea debitului de gaz natural la parametrii săi termobarici într-o porțiune liniară a corpului DICT în fața diafragmei și a indicelui adiabatic);

f) metode de evaluare a acurateții metodelor (metodelor) de măsurare standardizate în sistemul de asigurare a uniformității măsurătorilor din Federația Rusă, bazate pe formarea bagajului de incertitudine de măsurare pe baza luării în considerare a incertitudinilor componentelor măsurătorii primite funcţie.

Metoda este ilustrată prin materiale ilustrative, unde:

în fig. 1 arată dependența abaterii relative a debitului (debitului) determinat pentru gaz pentru sonde de gaz conform expresiei (1) față de cea măsurată folosind metodologia prevăzută în GOST 8.586.5-2005 la modificarea deschiderii relative a diafragmă utilizată în DICT în timpul studiilor de dinamică a gazelor;

în fig. 2 - vedere a dependenței abaterii relative a valorilor debitului determinat (debitul) pentru gaz pentru puțuri de gaz conform expresiei (2) de la valorile măsurate conform metodei stabilit în GOST 8.586.5-2005 la modificarea deschiderii relative a diafragmei utilizate în DICT în timpul studiilor de dinamică a gazelor;

în fig. 3 - vedere a dependenței abaterii relative a debitului (debitului) determinat pentru gaz pentru puțuri de gaz conform expresiei (3) de valorile măsurate, conform metodei prevăzute în GOST 8.586.5- 2005 la modificarea deschiderii relative a diafragmei utilizată în DICT în timpul studiilor de dinamică a gazelor și a valorii luate pentru viteza de alimentare (C D);

în fig. 4 - vedere a dependenței abaterii relative a debitului (debitului) determinat pentru gaz pentru sonde de gaz conform expresiei (6) de valorile măsurate, conform metodei prevăzute în GOST 8.586.5- 2005 de la modificarea deschiderii relative a diafragmei utilizată în DICT la efectuarea studiilor de dinamică a gazelor și alegerea expresiilor calculate din (8) și (9) pentru găsirea factorului de corecție (δ);

în fig. 5 - vedere a dependenței abaterii relative a debitului (debitului) determinat pentru gaz pentru puțuri de gaz conform expresiei (10) față de cea măsurată conform metodei prevăzute în GOST 8.586.5-2005 la modificarea relativă deschiderea diafragmei utilizate în DICT în timpul studiilor de dinamică a gazelor;

în fig. 6 - prezintă o diagramă a curgerii critice a unui flux de gaz prin diafragma DICT în timpul studiilor gazodinamice ale puțurilor, 0 - secțiune care caracterizează modul de mișcare a fluxului de gaz la locul intrării acestuia în deschiderea diafragmei; I - secțiune într-o secțiune dreaptă a conductei; II - secțiunea celei mai mari constricții a jetului de flux de gaz; 8 - dispozitiv de îngustare - diafragmă; 9 - piuliță de unire pentru fixarea dispozitivului de îngustare pe corp; 10 - secţiune rectilinie a corpului DICT; Q CT - debitul volumetric (debit) de gaz dintr-o sondă de gaz, redus la condiții standard; ρ - densitatea fluxului de gaz; ω - viteza liniară a fluxului de gaz; p este presiunea curentului de gaz; T este temperatura absolută a fluxului de gaz;

în fig. 7 arată dependența abaterii relative a debitului (debitului) determinat pentru gaz pentru sonde de gaz conform expresiei (14) de valorile măsurate conform metodei prevăzute în GOST 8.586.5-2005 la modificarea deschiderea relativă a diafragmei utilizată în ICTS în timpul studiilor de dinamică a gazelor;

în fig. Figura 8 prezintă o schemă pentru colectarea unei linii de măsurare într-o conductă tehnologică tipică a puțurilor de gaz pentru efectuarea de studii gaz-dinamice în moduri de filtrare în stare de echilibru folosind DICT. Cifrele indică: 1 - sondă de gaz; 2 - conducte ale conductelor standard tehnologice ale unui puț de gaze; 3 - montaj-regulator unghiular al debitului sondei; 4 - robinete de închidere a sondei și a conductelor de grup tehnologic; 5 - dict; 6 - postarderea hambarului a fluxului de gaz de ieșire din DICT în atmosferă; 7 - linii ale direcției de mișcare a fluxului de gaz T.1 și T.2 - locuri pentru măsurarea temperaturii și presiunii fluxului de gaz, atunci când acesta se deplasează de-a lungul părții liniare a corpului DICT; T.3 - locul de prelevare a debitului de gaz pentru determinarea compoziției sale componente.

Esența metodei de determinare a debitului de gaz (debitul) pentru sondele de gaz în timpul studiilor gazodinamice este de a organiza trecerea debitului considerat al unui dispozitiv standard de îngustare (diafragmă) în modul de curgere critic conform diagramei prezentate. în fig. 6. Pentru aceasta, se utilizează un design tipic al unui contor de curent critic cu diafragmă (DICT). Regimul debitului critic de gaz natural prin diafragma DICT asigură realizarea vitezei de curgere în secțiunea II din Fig. 6 valori ale vitezei locale a sunetului, lăsând dispozitivul tehnic folosit în atmosferă. În acest caz, debitul debitului de gaz care trece prin ICTS și parametrii săi termobari în punctul de compresie maximă a jetului din spatele diafragmei (secțiunea II, Fig. 6) devin dependente de parametrii termobarici ai debitului considerat în secțiunea transversală a corpului dispozitivului tehnic utilizat în fața dispozitivului de îngustare (secțiunea I, fig. 6). În cazul în cauză, debitul este determinat de relația sa funcțională cu parametrii termobarici, termodinamici și gazodinamici în secțiuni până la diafragma DICT (secțiunea I, Fig. 6) și în locul compresiei maxime a jetului în spatele dispozitiv de constricție (secțiunea II, Fig. 6), care este afișat pe baza soluției comune a ecuațiilor de continuitate a curgerii mediului și a Primei lege a termodinamicii. Valoarea debitului de gaz se calculează după formula dată în lucrarea lui M.S. Rogaleva, N.V. Saranchina, V.N. Maslova, A.B. Derendyaeva [M.S. Rogalev, N.V. Saranchin, V.N. Maslov, A.B. Derendyaev. Determinarea debitului de gaz în timpul studiilor hidrodinamice ale puțurilor.Izvestiya vuzov. Ulei si gaz. - 2014. - Nr. 6. - P. 50-58.], având formă algebrică:

unde Q CT - debitul volumetric (debit) de gaz, st. m3/s;

ε - raportul de compresie al jetului de curgere de gaz în punctul de compresie maximă a jetului său în spatele diafragmei ICTA, fracții de unități;

p CT - presiunea corespunzătoare condiţiilor standard p CT =1,01325⋅10 5 Pa;

T CT - temperatura corespunzatoare conditiilor standard T CT =293,15 K;

T 1 este temperatura absolută a gazului în fața diafragmei DICT, K;

M este masa molară a gazului, kg/mol;

k este indicele adiabatic al gazului, unități;

D este diametrul interior al părții cilindrice a corpului DICT în condițiile de funcționare a mediului în fața diafragmei (utilizat la calcularea diametrului relativ al deschiderii diafragmei), m.

Parametrii termodinamici ai gazelor naturale utilizați în expresia (14) sunt determinați folosind metode de calcul standardizate în sistemul de asigurare a uniformității măsurătorilor din Federația Rusă, pe baza celor cunoscute:

Parametrii termobarici ai debitului în secțiunea din fața diafragmei DICT (secțiunea I, Fig. 6) și în locul de comprimare maximă a jetului acestuia în spatele diafragmei ICTD (secțiunea II, Fig. 6);

Compoziția componentelor fluxului.

Pentru a găsi parametrii termodinamici ai gazelor naturale, metodele de calcul (metodele) de măsurători standardizate în sistemul de asigurare a uniformității măsurătorilor din Federația Rusă sunt utilizate, în special, pentru a determina:

Coeficienți de compresibilitate pentru parametrii termobarici necesari, metoda de calcul descrisă în Secțiunea 4 la p. 3-8 GOST 30319.2-2015 [Sistem internațional de standardizare. Gaz natural. Metode de calcul a proprietăților fizice. Calculul proprietăților fizice pe baza datelor privind densitatea în condiții standard și conținutul de azot și dioxid de carbon. - M.: Standartinform, 2016. - 16 p.], pe baza formulei generale:

unde A 1 și A 2 coeficienții ecuației de stare;

Greutatea moleculară, dată cu formula (6) la p. 6 GOST 31369-2008 [Sistem internațional de standardizare. Gaz natural. Calculul puterii calorice, densității relative și numărului Wobbe pe baza compoziției componentelor. - M.: Standartinform, 2009. - 58 p.], care are următoarea formă algebrică.

M j este masa molară a j-a componentă, care face parte din gazul natural, kg/mol;

Coeficientul de compresibilitate în condiții standard este dat de formula (3) de la p. 5 GOST 31369-2008 [Sistem internațional de standardizare. Gaz natural. Calculul puterii calorice, densității relative și numărului Wobbe pe baza compoziției componentelor. - M.: Standartinform, 2009. - 58 p.], care are următoarea formă algebrică

unde x j este fracția molară a j-a componentă care face parte din gazul natural, fracții de unități;

- factorul de însumare al componentei j-a, care face parte din gazele naturale, este preluat din Tabelul 2, Secțiunea 10 la p. 12-13 GOST 31369-2008, acțiuni de unități;

Densitățile gazelor în condiții standard, dată cu formula (15) la p. 8 GOST 31369-2008 [Sistem internațional de standardizare. Gaz natural. Calculul puterii calorice, densității relative și numărului Wobbe pe baza compoziției componentelor. - M.: Standartinform, 2009. - 58 p.], care are următoarea formă algebrică

unde ρ c - densitatea reală a gazului în condiții standard, kg/m 3 ;

Densitatea unui gaz ideal pentru condiții standard, calculată prin formula (12) dată la p. 7 GOST 31369-2008 și având următoarea formă algebrică

Exponentul adiabatic este metoda de calcul descrisă în Secțiunea 5 de la p. 8-9 GOST 30319.2-2015 [Sistem internațional de standardizare. Gaz natural. Metode de calcul a proprietăților fizice. Calculul proprietăților fizice pe baza datelor privind densitatea în condiții standard și conținutul de azot și dioxid de carbon. - M.: Standartinform, 2016. - 16 p.], pe baza formulei generale

unde x A- fracția molară de azot, fracțiunile de unități.

Parametrii necesari ai gazelor naturale pentru găsirea proprietăților termodinamice ale acestuia conform metodelor descrise sunt determinați pe baza:

Fracția molară a componentelor din fluxul de gaze naturale prelevată din compoziția componentelor obținute, determinată pe baza probelor prelevate conform metodei descrise în GOST 31370-2008 (ISO 10715:1997) [Sistemul internațional de standardizare. Gaz natural. Ghid de prelevare. - M.: Standartinform, 2009. - 47 p.] prin efectuarea de studii cromatografice conform metodologiei date în GOST 31371.7-2008 [International Standardization System. Gaz natural. Determinarea compoziției prin cromatografie gazoasă cu evaluarea incertitudinii. Partea 7. Metodologia de realizare a măsurătorilor fracției molare a componentelor. - M.: Standartinform, 2009. - 21 p.];

Parametrii termobarici (temperatura (T 1) și presiunea (p 1)) ai debitului de gaze naturale în porțiunea cilindrică a corpului DICT din fața diafragmei, determinați prin măsurători directe prin măsurarea temperaturii și presiunii;

Parametrii termobarici (temperatura (T 2) și presiunea (p 2)) ai curgerii de gaze naturale în punctul de comprimare maximă a jetului său în spatele diafragmei ICTA, determinați prin formulele de mai sus în lucrarea lui A.D. Altshulya, L.S. Jitovski, L.P. Ivanova [Hidraulica si aerodinamica: Proc. pentru universități / A.D. Altshul, L.S. Jivotovski, L.P. Ivanov. - M.: Stroyizdat, 1987. - 414 p.: ill.], având următoarea formă algebrică

unde p 2 este presiunea absolută a gazului în punctul de compresie maximă a jetului său în spatele diafragmei DICT, MPa;

T2 este temperatura absolută a gazului în punctul de compresie maximă a jetului său din spatele diafragmei DICT, K.

Diametrul deschiderii diafragmei (d) și diametrul interior al părții cilindrice a corpului DICT din fața dispozitivului de constrângere (D) inclus în expresia (14) se găsesc folosind formulele (5.4) și (5.5) date la p. . 20 din paragraful 5.5 al secțiunii 5 din GOST 8.586.1-2005 (ISO 5167-1:2003) [Sistem de stat pentru asigurarea uniformității măsurătorilor. Măsurarea debitului și cantității de lichide și gaze folosind dispozitive standard cu orificii. Partea 1. Principiul metodei de măsurare și cerințe generale. - M.: Standartinform, 2007. - 72 p.], având următoarea formă algebrică

unde d 20 este diametrul deschiderii diafragmei DICT la 20°C, m;

K SU - coeficientul de dilatare liniară termică a materialului diafragmei DICT, fracții de unități;

D 20 - diametrul secțiunii drepte a conductei în fața dispozitivului de îngustare (diafragmă) DICT la 20°C, m;

K T - coeficientul de dilatare liniară termică a materialului secțiunii drepte a conductei în fața dispozitivului de constricție (diafragma DICT), fracții de unități.

Inclus în expresiile (23) și (24), coeficientul de dilatare liniară termică a materialului diafragmei DICT (K SU) și coeficientul de dilatare liniară termică a materialului secțiunii rectilinie a corpului DICT în fața dispozitiv de constricție (K T) se găsesc prin formulele (5.6) și (5.7) date pe Cu. 20 din paragraful 5.5 al secțiunii 5 din GOST 8.586.1-2005 (ISO 5167-1:2003) [Sistem de stat pentru asigurarea uniformității măsurătorilor. Măsurarea debitului și cantității de lichide și gaze folosind dispozitive standard cu orificii. Partea 1. Principiul metodei de măsurare și cerințe generale. - M.: Standartinform, 2007. - 72 p.], având următoarea formă algebrică:

unde α tСу - coeficientul de temperatură de dilatare liniară a materialului diafragmei DICT, 1/°C;

α t T - coeficientul de temperatură de dilatare liniară a materialului secțiunii rectilinie a corpului DICT, 1/°C.

Valorile coeficienților termici de dilatare liniară pentru materialele diafragmei și ale corpului DICT incluși în expresiile (25) și (26) se calculează conform formulei (D.1) din pagina 25 din Anexă. D GOST 8.586.1-2005 (ISO 5167-1 :2003) [Sistem de stat pentru asigurarea uniformității măsurătorilor. Măsurarea debitului și cantității de lichide și gaze folosind dispozitive standard cu orificii. Partea 1. Principiul metodei de măsurare și cerințe generale. - M.: Standartinform, 2007. - 72 p.], care are următoarea formă algebrică

Unde A 0 , A 1 , A 2 - coeficienți constanți, determinați conform tabelului D. 1, dat la p. 25-26 Anexa G GOST 8.586.1-2005 (ISO 5167-1:2003) [Sistem de stat pentru asigurarea uniformității măsurătorilor. Măsurarea debitului și cantității de lichide și gaze folosind dispozitive standard cu orificii. Partea 1. Principiul metodei de măsurare și cerințe generale. - M.: Standartinform, 2007. - 72 p.].

Folosit în expresia (14), raportul de compresie al jetului de flux de gaz la locul îngustării sale maxime în spatele diafragmei ICTA se propune să fie calculat prin formula

unde este temperatura redusă a gazului în fața diafragmei DICT, unități;

Presiune redusă a gazului în fața diafragmei DICT, unitate..

Valorile presiunii reduse și ale temperaturii debitului de gaze naturale în partea cilindrică a corpului DICT din fața diafragmei incluse în expresia (28) sunt calculate folosind formulele (35) și (36) prezentate la p. 10 din clauza 7.2 din secțiunea 7 din GOST 30319.2-2015 [Sistemul internațional de standardizare. Gaz natural. Metode de calcul a proprietăților fizice. Calculul proprietăților fizice pe baza datelor privind densitatea în condiții standard și conținutul de azot și dioxid de carbon. - M.: Standartinform, 2016. - 16 p.], având următoarea formă algebrică

unde p PC - presiunea gazului pseudocritic, MPa;

T PC - temperatura pseudocritică a gazului, K.

Valorile presiunii pseudocritice (p PC) și ale temperaturii (T PC) ale debitului de gaze naturale incluse în expresiile (29) și (30) sunt calculate folosind formulele (37) și (38) prezentate la p. 11 din clauza 7.2 din secțiunea 7 din GOST 30319.2-2015 [Sistemul internațional de standardizare. Gaz natural. Metode de calcul a proprietăților fizice. Calculul proprietăților fizice pe baza datelor privind densitatea în condiții standard și conținutul de azot și dioxid de carbon. - M.: Standartinform, 2016. - 16 p.], având următoarea formă algebrică

unde x A- fracția molară de azot, fracțiunile de unități;

x y - fracția molară de dioxid de carbon, fracții de unități.

Evaluarea incertitudinii relative extinse a măsurătorilor debitului de gaz (debit) pentru puțurile de gaz în timpul studiilor gaz-dinamice la moduri de filtrare stabilite folosind DICT conform metodei descrise se bazează pe metodologia dată în GOST R 54500.3-2011 [Incertitudinea de măsurare. Partea 3. Ghid privind exprimarea incertitudinii de măsurare. - M.: Standartinform, 2012. - 107 p.]. Pentru aceasta, expresia derivată a fost utilizată pentru a estima incertitudinea relativă extinsă a măsurătorilor debitului volumetric al gazelor naturale, redus la condiții standard, care are următoarea formă algebrică generală:

unde este incertitudinea relativă extinsă de măsurare a debitului volumetric de gaz redusă la condiții standard, %;

Incertitudine standard relativă în determinarea presiunii gazului în fața diafragmei,%;

Incertitudine standard relativă în determinarea diametrului interior al diafragmei DICT,%;

Incertitudine standard relativă în determinarea factorului de compresibilitate a gazului în condiții standard, %;

Incertitudine standard relativă a determinării masei molare a gazului, %;

Incertitudine standard relativă de determinare a temperaturii gazului în fața diafragmei DICT,%;

Incertitudine standard relativă în determinarea raportului de compresie al jetului de gaz la locul comprimării sale maxime în spatele diafragmei DICT, %;

Incertitudine standard relativă în determinarea factorului de compresibilitate a gazului la parametrii termobarici în fața diafragmei DICT, %;

Incertitudine standard relativă în determinarea factorului de compresibilitate a gazului la parametrii termobarici în punctul de compresie maximă a jetului în spatele diafragmei DICT, %;

Incertitudine standard relativă în determinarea diametrului relativ al diafragmei DICT,%;

Incertitudine standard relativă în determinarea indicelui adiabatic al gazului la parametrii termobarici în fața diafragmei DICT, %.

Derivarea expresiei (33) se bazează pe considerarea expresiei (14) în funcție de măsurători.

Incertitudinea relativă extinsă estimată a măsurătorilor debitului de gaz (debit) pentru puțurile de gaz în timpul studiilor de dinamică a gazelor la moduri de filtrare stabilite folosind ICTS conform metodei descrise este în intervalul de la minus 5,0 la plus 5,0% fără o eroare sistematică pronunțată. Această concluzie se face pe baza unei comparații a rezultatelor măsurării debitului de gaz pentru sondele de gaze conform metodei descrise cu rezultatele măsurării acestui parametru cu ajutorul debitmetrelor de tip aprobat, pe baza unei metode cunoscute de măsurare a gazului. debit, stabilit în GOST 8.586.5-2005 [Sistemul de sprijin de stat unitatea de măsurători. Măsurarea debitului și cantității de lichide și gaze folosind dispozitive standard cu orificii. Partea 5. Procedura de măsurare. - M.: Standartinform, 2007. - 94 p.]. Comparația luată în considerare a fost făcută pentru o serie de sonde de gaze din Peninsula Yamal. Rezultatele sale rezumate sunt prezentate în Fig. 7.

Pe baza esenței declarate a metodei de determinare a debitului de gaz (debitul) pentru puțurile de gaz atunci când se efectuează studii hidrodinamice folosind DICT, aceasta este implementată prin efectuarea unei secvențe de acțiuni:

a) organizarea mișcării debitului de gaz natural al unei sonde de gaze în modul de scurgere critică prin diafragma ICTS de proiectare tipică în atmosferă conform diagramei prezentate în Fig. 6 prin colectarea liniei de măsurare prezentată în FIG. opt;

b) măsurarea cu ajutorul instrumentelor de măsurare a temperaturii și presiunii de tipul omologat a parametrilor termobarici (temperatura și presiunea) pentru debitul de gaze naturale în carcasa DICT din fața diafragmei la punctele T.1 și T.2 ale liniei de măsurare prezentate în Smochin. opt;

c) eșantionarea fluxului de gaze naturale conform metodei descrise în GOST 31370-2008 (ISO 10715:1997) [Sistemul Internațional de Standardizare. Gaz natural. Ghid de prelevare. - M.: Standartinform, 2009. - 47 p.] din punctul T.3 al liniei de măsurare prezentată în Fig. opt;

d) determinarea compoziției componentelor pentru proba selectată a fluxului de gaze naturale conform metodei descrise în GOST 31371.7-2008 [Sistemul Internațional de Standardizare. Gaz natural. Determinarea compoziției prin cromatografie gazoasă cu evaluarea incertitudinii. Partea 7. Metodologia de realizare a măsurătorilor fracției molare a componentelor. - M.: Standartinform, 2009. - 21 p.];

e) formarea unei serii de date inițiale pentru a determina parametrii termobarici, termodinamici și gaz-dinamici ai debitului de gaz natural utilizat pentru determinarea debitului de gaz (debitul) pentru o sondă de gaz, care include informații despre:

Materialul din care este realizată diafragma utilizată în ICTS și coeficientul său termic de dilatare liniară;

Materialul din care este realizată partea liniară a corpului ICTS utilizat și despre coeficientul său de temperatură de dilatare liniară;

Diametrul orificiului interior al diafragmei utilizat în dict la 20°C;

Diametrul interior al părții cilindrice a corpului DICT utilizat la 20°C;

Coeficientul de temperatură de dilatare liniară a materialului diafragmei utilizate în ICTS;

Coeficientul de temperatură de dilatare liniară a materialului corpului DICT utilizat;

Temperatura fluxului de gaz în partea liniară a corpului DICT din fața diafragmei;

Presiunea fluxului de gaz în partea liniară a corpului DICT în fața diafragmei;

Compoziția componentelor fluxului de gaze naturale care trece prin DIKTZh

f) determinarea parametrilor termobarici, termodinamici și gazodinamici ai debitului de gaze naturale în porțiunea cilindrică a corpului DICT din fața diafragmei și în locul de comprimare maximă a jetului acestuia în spatele diafragmei DICT conform formulelor (15) -(32), necesar pentru a afla debitul (debitul) pentru gaz pentru sonde de gaze conform expresiei (14);

g) găsirea debitului de gaz (debitul) pentru o sondă de gaz folosind expresia (14).

Pe baza esenței declarate a metodei de determinare a debitului de gaz (debitul) pentru puțurile de gaz atunci când se efectuează studii hidrodinamice folosind DICT și metoda descrisă pentru implementarea acesteia, un exemplu de realizare a măsurătorilor este dat mai jos.

În prima etapă, fluxul de gaz natural este organizat de-a lungul liniei de măsurare prezentată în Fig. 8, cu trecerea diafragmei ICTS în modul critic de scurgere conform diagramei prezentate în FIG. 6.

Apoi, parametrii termobarici (temperatura și presiunea) sunt măsurați pentru debitul de gaz natural din carcasa DICT din fața diafragmei în punctele T.1 și T.2 ale liniei de măsurare prezentate în Fig. 8, folosind un tip aprobat de instrumente de măsurare a temperaturii și presiunii cu o înregistrare a rezultatelor, de exemplu:

Valoarea temperaturii debitului de gaze naturale în carcasa DICT (T 1) este de 282,87 K;

Valoarea presiunii debitului de gaz natural în cazul DICT (p 1) este de 6,34 MPa.

Apoi, fluxul de gaze naturale este prelevat conform metodologiei descrise în GOST 31370-2008 (ISO 10715:1997) [Sistemul internațional de standardizare. Gaz natural. Ghid de prelevare. - M.: Standartinform, 2009. - 47 p.] din punctul T.3 al liniei de măsurare prezentată în Fig. opt.

Pentru proba selectată, se efectuează studii cromatografice de laborator pentru a determina compoziția componentelor fluxului de gaz natural conform metodei descrise în GOST 31371.7-2008 [Sistemul internațional de standardizare. Gaz natural. Determinarea compoziției prin cromatografie gazoasă cu evaluarea incertitudinii. Partea 7. Metodologia de realizare a măsurătorilor fracției molare a componentelor. - M.: Standartinform, 2009. - 21 p.]. Rezultatul studiilor cromatografice de laborator este prezentat într-o companie tabelară conform exemplului prezentat în Tabelul 1.

După măsurarea parametrilor termobarici (temperatură și presiune) ai debitului de gaz natural în corpul DICT în fața diafragmei și studii cromatografice de laborator pentru a determina compoziția componentelor sale, se formează o serie de date inițiale pentru a determina temperatura termobarică, termodinamică și gazoasă. parametrii dinamici ai debitului utilizați pentru determinarea debitului de gaz (debitul) pentru o sondă de gaz conform formulei (14). Un exemplu de matrice generată de date inițiale este prezentat în Tabelul 2.

La finalizarea formării șirului de date inițiale, parametrii termobarici, termodinamici și gaz-dinamici ai fluxului de gaz natural în partea cilindrică a corpului DICT în fața diafragmei și în locul comprimării maxime a jetului său în spate diafragma DICT se calculează conform formulelor (15) - (32), necesare pentru a găsi debitul (debitul ) pentru gaz pentru o sondă de gaz conform expresiei (14). Un exemplu de prezentare a rezultatelor calculării parametrilor termobarici, termodinamici și gaz-dinamici necesari ai unui debit de gaz natural pentru a găsi debitul de gaz (debitul) pentru o sondă de gaz folosind expresia (14) este prezentat în Tabelul 3.

După determinarea parametrilor debitului de gaze naturale dați în tabelul 3, și folosind parametrii termobarici măsurați ai debitului considerat în porțiunea liniară a corpului DICT din fața diafragmei, se calculează debitul de gaz (debitul) pentru puțul de gaz. conform expresiei (14). Calculul debitului se realizează prin înlocuirea valorilor numerice găsite ale valorilor măsurate din tabelul 2 și a valorilor intermediare precalculate din tabelul 3 în expresia (14)

O metodă pentru determinarea debitului de gaz pentru puțurile de gaz în timpul studiilor hidrodinamice la moduri de filtrare stabilite folosind un debitmetru critic cu diafragmă (DICT), caracterizată prin faptul că include:

organizarea fluxului de gaze naturale dintr-un puț de gaz în modul de scurgere critică prin diafragma ICTS de proiectare standard în atmosferă,

măsurarea cu instrumente de măsurare aprobate a temperaturii și presiunii pentru debitul de gaz natural în carcasa DICT din fața diafragmei;

prelevarea de probe din fluxul de gaze naturale,

determinarea compoziției componentelor pentru fluxul de gaz natural prelevat,

formarea unei serii de date inițiale pentru a determina parametrii termobarici, termodinamici și gaz-dinamici ai debitului de gaz natural utilizat pentru determinarea debitului de gaz pentru o sondă de gaz, care include informații: materialul din care este realizată diafragma utilizată în ICTS , coeficientul de temperatură de dilatare liniară a materialului diafragmei; materialul din care este realizată partea liniară a carcasei DICT utilizat, coeficientul de temperatură de dilatare liniară a materialului carcasei DICT; diametrul orificiului interior al diafragmei folosite in dict la 20°C; diametrul interior al părții cilindrice a corpului DICT utilizat la 20°C; temperatura și presiunea fluxului de gaz în partea liniară a carcasei DICT din fața diafragmei; compoziția componentelor fluxului de gaze naturale care trece prin ICTS,

determinarea parametrilor termobarici, termodinamici și gazodinamici ai debitului de gaz natural în partea cilindrică a corpului DICT în fața diafragmei și în locul de comprimare maximă a jetului acestuia în spatele diafragmei ICTD, găsirea debitului de gaz pentru o puţ de gaz prin expresia

unde Q SF- debitul volumetric (debit) de gaz, art. m3/s;

ε este raportul de compresie al jetului de curgere de gaz la locul de comprimare maximă a jetului său în spatele diafragmei ICTA, fracții de unități;

d este diametrul deschiderii diafragmei DICT, m;

z 1 și z 2 - coeficienții de compresibilitate a gazului în fața diafragmei ICTS și în locul de comprimare maximă a jetului acestuia în spatele diafragmei ICTS, unități;

z CT - coeficient de compresibilitate a gazului în condiții standard, unități;

p 1 - presiunea absolută a gazului în fața diafragmei DICT, MPa;

p ST - presiunea corespunzătoare condiţiilor standard p ST =1,01325⋅10 5 Pa;

T ST - temperatura corespunzatoare conditiilor standard T ST =293,15 K;

T 1 este temperatura absolută a gazului în fața diafragmei DICT, K;

R este constanta molară a gazului R=8,31 J/(mol⋅K);

M este masa molară a gazului, kg/mol;

k este indicele adiabatic al gazului, unități;

β este diametrul relativ al deschiderii diafragmei DICT (β=d/D), fracții de unități;

D este diametrul interior al părții cilindrice a corpului DICT din fața dispozitivului de constricție,

în acest caz, raportul de compresie al jetului de flux de gaz în locul îngustării sale maxime în spatele diafragmei ICTA este determinat de formula

unde este temperatura redusă a gazului în fața diafragmei DICT, unități;

- presiune redusă a gazului în fața diafragmei DICT, unități.

Brevete similare:

SUBSTANȚA: grupul de invenții se referă la industria petrolieră și poate fi utilizat pentru exploatarea puțurilor în zăcăminte de petrol multistrat. Unitatea include o pompă de tijă superioară cu un design tubular cu o supapă de aspirație laterală, o deschidere și o supapă de refulare în cilindru pentru prelevarea produselor din stratul superior, o pompă inferioară a unei versiuni tubulare cu presiune, supape de aspirație pentru prelevarea probelor. produse din stratul inferior și o țeavă de admisie care trece prin packerul care separă straturile, tije goale conectate la pistonul pompei.

Invenția se referă la industria petrolului și gazelor și poate fi utilizată pentru contabilizarea operațională a ratelor de producție a câmpurilor de condensat de gaz și cercetarea funcționării debitmetrelor multifazate pe un amestec real de gaz, apă de formare și condensat de gaz instabil obținut direct din sondă. .

Invenţia se referă la industria gazelor, în special la o tehnologie pentru măsurarea debitului de gaz pentru puţurile de gaz atunci când se efectuează studii de dinamică a gazelor la moduri de filtrare stabilite, utilizând un debitmetru cu orificiu critic tipic. Rezultatul tehnic constă în obținerea unor rezultate de măsurare cu o fiabilitate în intervalul de la minus 5,0 la plus 5,0 fără prezența unor erori sistematice clar exprimate care sunt tipice pentru metodele cunoscute. Metoda include: organizarea deplasării debitului de gaze naturale a unei sonde de gaze în modul de scurgere critică prin diafragma DICT, măsurarea, folosind instrumente de măsurare de tip omologat, a temperaturii și presiunii pentru debitul de gaze naturale în carcasa DICT din față. a diafragmei, prelevarea probei debitului de gaze naturale, determinarea compozitiei componentelor pentru proba prelevata debitului de gaze naturale. Formarea unei serii de date inițiale pentru a determina parametrii termobarici, termodinamici și gaz-dinamici ai debitului de gaz natural utilizat pentru determinarea debitului de gaz pentru o sondă de gaz, care include informații: materialul din care este realizată diafragma utilizată în ICTS , coeficientul de temperatură de dilatare liniară a materialului diafragmei; materialul din care este realizată partea liniară a carcasei DICT utilizat, coeficientul de temperatură de dilatare liniară a materialului carcasei DICT; diametrul orificiului interior al diafragmei folosite in dict la 20°C; diametrul interior al părții cilindrice a corpului DICT utilizat la 20°C; temperatura și presiunea fluxului de gaz în partea liniară a carcasei DICT din fața diafragmei; compoziţia componentelor fluxului de gaze naturale care trece prin VCT. Determinarea parametrilor termobarici, termodinamici și gazodinamici ai debitului de gaze naturale în porțiunea cilindrică a corpului ICTS din fața diafragmei și în locul de comprimare maximă a jetului acestuia în spatele diafragmei ICTS, găsirea debitului de gaz pentru o puțul de gaz, ținând cont de ε - raportul de compresie al jetului de curgere de gaz în locul comprimării maxime a jetului său în spatele diafragmei dict, fracții de unități; d - diametrul deschiderii diafragmei DICT, m; z1 și z2 - coeficienți de compresibilitate a gazului în fața diafragmei ICTS și în locul de comprimare maximă a jetului acestuia în spatele diafragmei ICTS, unități; zCT - coeficient de compresibilitate a gazului în condiții standard, unități; p1 - presiunea absolută a gazului în fața diafragmei ICTA, MPa; pST - presiunea corespunzătoare condițiilor standard pST1.01325⋅105 Pa; TST - temperatura corespunzătoare condițiilor standard TST293,15 K; T1 este temperatura absolută a gazului în fața diafragmei DICT, K; R - constanta molară a gazului R8,31 J; M - masa molară a gazului, kgmol; k - indicele adiabatic al gazului, unități. ; β - diametrul relativ al deschiderii diafragmei DICT, fracții de unități; D - diametrul interior al părții cilindrice a corpului LDCT în fața dispozitivului de îngustare, în timp ce raportul de compresie al jetului de flux de gaz la locul constrângerii sale maxime în spatele diafragmei LDCT se determină ținând cont de temperatura redusă a gazului în fața diafragmei LDCT și presiunea redusă a gazului în fața diafragmei LDCT. 8 ill., 3 fil.

Lucrările la crearea unui puț în zona adiacentă includ forarea, întărirea capului. La finalizare, firma care a executat comanda întocmește un document pentru sondă. Pașaportul indică parametrii structurii, caracteristicile, măsurătorile și calculul puțului.

Procedura de calcul al puțului

Angajații companiei întocmesc un protocol de inspecție și un act de trecere în folosință.

Procedurile sunt obligatorii, deoarece oferă o oportunitate de a obține dovezi documentare privind funcționalitatea proiectului și posibilitatea de a-l pune în funcțiune.

Parametrii geologici și caracteristicile tehnologice sunt incluși în documentație:

Pentru a verifica corectitudinea calculului, se pornește o pompare de probă a apei la o putere mare a pompei. Acest lucru îmbunătățește dinamica

În practică, pentru acuratețea calculului, se utilizează a doua formulă. După primirea valorilor debitului, se determină un indicator mediu, care vă permite să determinați cu exactitate creșterea productivității cu o creștere a dinamicii cu 1 m.

Formula de calcul:

Doud= D2 – D1/H2 – H1

Dud - debit specific;
D1, H1 - indicatori ai primului test;
D2, H2 - indicatori ai celui de-al doilea test.

Numai cu ajutorul calculelor se confirmă corectitudinea cercetării și a forajului prizei de apă.

Caracteristicile de proiectare în practică

Cunoașterea metodelor de calculare a unui puț de apă provoacă întrebarea - de ce un utilizator obișnuit al unui aport de apă are nevoie de aceste cunoștințe? Este important să înțelegem aici că pierderea de apă este o modalitate unică de a evalua starea de sănătate a unei fântâni pentru a satisface nevoile de apă ale locuitorilor înainte de semnarea certificatului de acceptare.

Pentru a evita problemele pe viitor, procedați după cum urmează:

Calculul se face ținând cont de numărul de locuitori ai casei. Consumul mediu de apă este de 200 de litri de persoană. La acestea se adaugă costurile nevoilor economice și ale utilizării tehnice. Când calculăm pentru o familie de 4 persoane, obținem cel mai mare consum de apă de 2,3 metri cubi/oră.
În procesul de întocmire a contractului în proiect, valoarea productivității de captare a apei se ia la un nivel de cel puțin 2,5 - 3 m 3/h.
După terminarea lucrărilor și calculul nivelului puțului, apa este pompată, dinamica este măsurată și pierderea de apă este determinată la cel mai mare debit al pompei de acasă.

Pot apărea probleme la nivelul calculării debitului de apă al puțului în procesul de control al pompării de către o pompă deținută de compania contractantă.

Momentele care determină viteza de umplere a fântânii cu apă:

Volumul stratului de apă;
Viteza de reducere a acestuia;
Adâncimea și nivelul apei subterane se modifică în funcție de anotimp.

Sunt considerate neproductive sondele cu o productivitate a aportului de apă mai mică de 20 m 3 /zi.

Motive pentru debitele scăzute:

caracteristici ale situației hidrogeologice a zonei;
modificări în funcție de sezon;
înfundarea filtrului;
blocaje în conductele care alimentează cu apă în vârf sau deflorarea acestora;
uzura naturală a pompei.

Dacă se constată probleme după punerea în funcțiune a sondei, aceasta indică faptul că au existat erori la etapa de calcul al parametrilor. Prin urmare, această etapă este una dintre cele mai importante, care nu trebuie trecută cu vederea.

Pentru a crește productivitatea captării de apă, măriți adâncimea puțului pentru a deschide un strat suplimentar de apă.

De asemenea, folosesc metode de pompare experimentală a apei, aplică efecte chimice și mecanice asupra straturilor de apă sau transferă puțul în alt loc.

Metodele de determinare a debitelor limită fără apă ale puțurilor de gaz în prezența unui ecran și interpretarea rezultatelor studiului unor astfel de puțuri nu au fost suficient dezvoltate. Până în prezent, problema posibilității de a crește debitele maxime fără apă ale puțurilor care pătrund în formațiunile purtătoare de gaze cu apă de fund prin crearea unui ecran artificial nu a fost, de asemenea, studiată pe deplin. Aici, este prezentată o soluție analitică a acestei probleme și este luat în considerare cazul când un puț imperfect a pătruns într-un rezervor circular uniform anizotrop cu apă de fund și este operat în prezența unui ecran impermeabil. A fost dezvoltată o metodă aproximativă de calculare a debitelor anhidre limitatoare ale puțurilor verticale de gaze cu o lege de filtrare neliniară, datorită prezenței unui sita de fund impermeabil. S-a stabilit că valoarea debitului anhidru limitativ depinde nu numai de mărimea sitai, ci și de poziția acestuia de-a lungul verticală a rezervorului saturat cu gaz; se determină poziţia optimă a ecranului, care caracterizează cel mai mare debit marginal. Se fac calcule practice pe exemple specifice.

metoda de calcul

debitul anhidru

put vertical

puț de gaz

1. Karpov V.P., Sherstnyakov V.F. Caracterul permeabilității de fază conform datelor din câmp. SNT pentru producția de petrol. – M.: GTTI. - Nr. 18. - S. 36-42.

2. Telkov A.P. Hidrodinamica subterană. - Ufa, 1974. - 224 p.

3. Telkov A.P., Grachev S.I. și alte caracteristici ale dezvoltării zăcămintelor de petrol și gaze (Partea a II-a). - Tyumen: din-in OOONIPIKBS-T, 2001. - 482 p.

4. Telkov A.P., Stklyanin Yu.I. Formarea conurilor de apă în timpul producției de petrol și gaze. – M.: Nedra, 1965.

5. Stklyanin Yu.I., Telkov A.P. Flux într-un canal de scurgere orizontal și bine imperfect într-un rezervor anizotrop cu benzi. Calculul limitării debitelor anhidru. Academia de Științe PMTF a URSS. - Nr. 1. - 1962.

Acest articol oferă o soluție analitică la această problemă și ia în considerare cazul în care un puț imperfect a pătruns într-o formațiune circulară uniform anizotropă cu apă de fund și este operat în prezența unui sită impermeabil (Figura 1). Considerăm că gazul este real, mișcarea gazului este constantă și respectă legea neliniară a filtrării.

Fig.1. Schema cu trei zone de intrare a gazului într-un puț imperfect cu un ecran

Pe baza condițiilor acceptate, ecuațiile fluxului de gaz în puț în zonele I, II, respectiv III vor lua forma:

; ; (2)

; ; , (3)

unde a și b sunt determinate prin formule. Desemnările rămase sunt prezentate în diagramă (vezi Figura 1). Ecuațiile (2) și (3) în acest caz descriu fluxul de intrare către puțurile lărgite, respectiv, cu razele rе și (re+ho).

Condiția de stabilitate la interfața gaz-apă (vezi linia CD) conform legii lui Pascal este scrisă de ecuație

unde ρw este densitatea apei, este presiunea capilară în funcție de saturația apei la interfața gaz-apă.

Rezolvând împreună (1)-(3), după o serie de transformări, obținem ecuația fluxului

Din soluția comună a lui (2) și (4) obținem o ecuație pătratică în raport cu debitul limitator adimensional, una dintre rădăcinile căreia, ținând cont de (7) și după o serie de transformări, este reprezentată de expresie:

Unde (7)

(8)

Trecerea la debitul anhidru de limitare dimensională se realizează conform formulelor:

(9)

unde este presiunea medie ponderată în zăcământul de gaz.

tabelul 1

Valorile rezistenței la filtrare datorate ecranului din partea de jos

Rezistențe suplimentare de filtrare și , cauzate de ecran, sunt calculate pe calculator după formulele (6), tabulate (tabelul 1) și prezentate prin grafice (figura 2). Funcția (6) este calculată pe un computer și prezentată grafic la (Figura 3). Reducerea maximă poate fi setată conform ecuației fluxului de intrare (4.4.4) la Q=Qpr.

Fig.2. Rezistenta la filtrare și , datorită ecranului la o interfață stabilă gaz-apă

Fig.3. Dependența debitului limitator adimensional qpr de deschiderea relativă la parametrii , ρ=1/æ* și α

Figura 3 prezintă dependențele debitului limitator adimensional q de gradul de deschidere la parametrii Re și α. Curbele arată că pe măsură ce dimensiunea ecranului crește (<20) безводные дебиты увеличиваются. Максимум на кривых соответствует оптимальному вскрытию пласта, при котором можно получить наибольший предельный безводный дебит для заданного размера экрана. С увеличением параметра ρ=1/æ* (уменьшением анизотропии) предельный безводный дебит увеличивается, а уменьшение безводного дебита для малых вскрытий объясняется увеличением фильтрационных сопротивлений, обусловленных экраном на забое.

Exemplu. Un capac de gaz este drenat în contact cu apa plantară. Este necesar să se determine: debitul maxim al unui puț de gaz, care limitează străpungerea GWC la fund și debitul maxim în prezența unui ecran impermeabil.

Date inițiale: Рpl=26,7 MPa; K=35,1 10-3 um2; Ro=300 m; ho=7,2 m; =0,3; =978 kg/m3; =210 kg/m3 (în condiții de rezervor); a*=6,88; =0,02265 MPa s (în condiții de rezervor); Tm=346 K; Tst=293 K; Rath=0,1013 MPa; re=ho=7,2 m si re=0,5ho=3,6 m.

Definirea parametrului de plasare

Din grafice găsim debitul de lichid anhidru limitativ adimensional q(ρо,)q(6.1;0.3)=0.15.

Conform formulei (9) calculăm:

Qo=52.016 mii m3/zi; mii m3/zi

Determinăm parametrii adimensionali în prezența unui ecran:

Conform graficelor (vezi Figura 2) sau tabelului, găsim rezistențe suplimentare de filtrare: С1= С1(0,15;0,3;1)=0,6; C2=C2(0,15;0,3;1)=3,0.

Prin formula (7) găsim parametrul adimensional α=394,75.

Conform formulei (9), calculăm debitul, care s-a ridicat la Qo47,9 mii m3/zi.

Calculele prin formulele (7) și (8) dau: Х=51,489 și Y=5,773·10-2.

Debitul limitator adimensional calculat prin formula (6) este egal cu q=1,465.

Determinăm debitul limitativ dimensional, datorită ecranului, din raportul Qpr \u003d qQo \u003d 1.465 47.970.188 mii m3 / zi.

Debitul maxim estimat fără sită cu parametri inițiali similari este de 7,8 mii m3/zi. Astfel, în cazul în cauză, prezența unui sită crește debitul marginal de aproape 10 ori.

Dacă acceptăm re = 3,6 m; acestea. de două ori mai mică decât grosimea saturată cu gaz, atunci obținem următorii parametri de proiectare:

2; C1=1,30; C2=5,20; X=52,45; Y=1,703 10-2; q=0,445 și Qpr=21,3 mii m3/zi. În acest caz, debitul marginal crește de numai 2,73 ori.

Trebuie remarcat faptul că valoarea debitului marginal depinde nu numai de dimensiunea ecranului, ci și de poziția acestuia de-a lungul verticală a rezervorului saturat cu gaz, adică. de la deschiderea relativă a rezervorului, dacă ecranul este situat direct în fața găurii de fund. Studiul soluției (6) a arătat că există o poziție optimă a ecranului, în funcție de parametrii ρ, α, Re, care corespunde celui mai mare debit limitator. În problema considerată, deschiderea optimă este =0,6.

Acceptăm ρ=0,145 și =1. Conform metodei de mai sus, obținem parametrii calculați: С1=0,1; C2=0,5; X=24,672; Y=0,478.

Determinăm debitul adimensional:

q=24,672(-1) 5,323.

Debitul limitativ dimensional este găsit prin formula (9)

Qpr \u003d qQo \u003d 5.323 103 \u003d 254,94 mii m3 / zi.

Astfel, debitul a crescut de 3,6 ori față de deschiderea relativă = 0,3.

Metoda descrisă aici pentru determinarea debitului anhidru limitativ este aproximativă, deoarece are în vedere stabilitatea conului, al cărui vârf a atins deja raza ecranului re.

Când din soluțiile de mai sus, obținem formule pentru determinarea q() pentru o sondă de gaz imperfectă în condițiile unei legi de filtrare neliniară, ținând cont de rezistențele suplimentare de filtrare. Aceste formule vor fi, de asemenea, aproximative, iar din ele se calculează o valoare supraestimată a debitului anhidru limită.

Pentru a construi o ecuație a fluxului de gaz pe doi termeni în condițiile unui con de apă de fund extrem de stabil, este necesar să se cunoască rezistențele de filtrare în aceste condiții. Ele pot fi determinate pe baza teoriei Musket-Charny a formării stabile a conurilor. Ecuația liniei de curgere care limitează aria de mișcare spațială la un puț imperfect într-un rezervor omogen anizotrop, atunci când vârful conului a pătruns deja până la fundul puțului, în conformitate cu teoria mișcării cu curgere liberă, scriem sub forma

(10)

unde q= - debitul anhidru limitativ adimensional, determinat de formulele și graficele aproximative date (cunoscute); este un parametru adimensional.

Exprimând viteza de filtrare prin debitul , substituind ecuația de interfață (10) în ecuația diferențială (1), ținând cont de legea stării gazului și integrând suprapresiunea P și raza r în limitele corespunzătoare, obținem un debit de intrare. ecuația de forma (12) și formula (13), în care ar trebui acceptate:

; , (11)

(12)

unde Li(x) este logaritmul integral, care este legat de funcția integrală prin dependența .

(13)

Pentru x>1 integrala (13) diverge in punctul t=1. În acest caz, Li(x) trebuie înțeles ca valoarea integralei improprii. Deoarece metodele de determinare a debitelor anhidre limitatoare adimensionale sunt bine cunoscute, evident că nu este nevoie să se tabulare funcțiile (11) și (12).

1. A fost elaborată o metodă aproximativă pentru calcularea debitelor limită fără apă ale puțurilor verticale de gaze cu o lege de filtrare neliniară, datorită prezenței unui sita de fund impermeabil. Debitele limitatoare fără dimensiuni și rezistențele suplimentare de filtrare corespunzătoare sunt calculate pe un computer, rezultatele sunt tabulate și sunt afișate dependențele grafice corespunzătoare.

2. S-a stabilit că valoarea debitului anhidru limitativ depinde nu numai de mărimea sitai, ci și de poziția acestuia de-a lungul verticală a rezervorului saturat cu gaz; se determină poziţia optimă a ecranului, care caracterizează cel mai mare debit marginal.

3. S-au făcut calcule practice pe un exemplu concret.

Recenzători:

Grachev S.I., doctor în științe tehnice, profesor, șef al Departamentului „Dezvoltarea și exploatarea câmpurilor de petrol și gaze”, Institutul de Geologie și producție de petrol și gaze, FGBOU Tsogu, Tyumen;

Sokhoshko S.K., doctor în științe tehnice, profesor, profesor al departamentului „Dezvoltarea și exploatarea câmpurilor de petrol și gaze”, Institutul de Geologie și producție de petrol și gaze, FGBOU Tsogu, Tyumen.

Link bibliografic

Kashirina K.O., Zaboeva M.I., Telkov A.P. METODA DE CALCUL AL DEBITĂRILOR LIMITATE FĂRĂ APĂ ALE PUNZURILOR VERTICALE DE GAZ SUB O LEGĂ DE FILTRARE NELINIARĂ ȘI PREZENȚA UNUI ECRAN // Modern Problems of Science and Education. - 2015. - Nr. 2-2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=22002 (data accesului: 01.02.2020). Vă aducem la cunoștință revistele publicate de editura „Academia de Istorie Naturală”

Debitul puțului este parametrul puțului principal, arătând câtă apă se poate obține dintr-o anumită perioadă de timp. Această valoare se măsoară în m 3 / zi, m 3 / oră, m 3 / min. Prin urmare, cu cât debitul sondei este mai mare, cu atât productivitatea acestuia este mai mare.

În primul rând, trebuie să determinați debitul sondei pentru a ști pe cât lichid puteți conta. De exemplu, există suficientă apă pentru utilizare neîntreruptă în baie, în grădină pentru udare etc. În plus, acest parametru este de mare ajutor în alegerea unei pompe pentru alimentarea cu apă. Asa de, cu cât este mai mare, cu atât pompa este mai eficientă poate fi folosit. Dacă cumpărați o pompă fără să acordați atenție debitului puțului, atunci se poate întâmpla ca aceasta să aspire apă din puț mai repede decât va fi umplută.

Niveluri statice și dinamice ale apei

Pentru a calcula debitul unui puț este necesar să se cunoască nivelurile statice și dinamice ale apei. Prima valoare indică nivelul apei într-o stare calmă, adică într-un moment în care încă nu s-a făcut pomparea apei. A doua valoare determină nivelul apei stabilit în timp ce pompa funcţionează, adică când viteza de pompare a acesteia este egală cu viteza de umplere a puțului (apa încetează să mai scadă). Cu alte cuvinte, acest debit depinde direct de performanța pompei, care este indicată în pașaportul acesteia.

Ambii indicatori sunt măsurați de la suprafața apei până la suprafața pământului. Unitatea de măsură este de obicei metrul. Deci, de exemplu, nivelul apei a fost fixat la 2 m, iar după pornirea pompei, s-a stabilit la 3 m, prin urmare, nivelul static al apei este de 2 m, iar cel dinamic este de 3 m.

De asemenea, aș dori să remarc aici că, dacă diferența dintre aceste două valori nu este semnificativă (de exemplu, 0,5-1 m), atunci putem spune că debitul sondei este mare și cel mai probabil mai mare decât pompa. performanţă.

Calculul debitului puțului

Cum se determină debitul unui puț? Aceasta necesită o pompă performantă și un rezervor de măsurare pentru apa pompată, de preferință cât mai mare. Calculul în sine este cel mai bine luat în considerare pe un exemplu specific.

Date inițiale 1:

adâncimea puțului - 10 m.

Începutul nivelului zonei de filtrare (zona de absorbție a apei din acvifer) - 8 m.

Nivelul static al apei - 6 m.

Înălțimea coloanei de apă în conductă - 10-6 = 4m.

Nivel dinamic al apei - 8,5 m. Această valoare reflectă cantitatea de apă rămasă în fântână după pomparea a 3 m 3 de apă din aceasta, timpul petrecut pentru aceasta fiind de 1 oră. Cu alte cuvinte, 8,5 m este nivelul dinamic al apei la un debit de 3 m 3 / h, care a scăzut cu 2,5 m.

Calcul 1:

Debitul sondei este calculat prin formula:

D sk \u003d (U / (H dyn -H st)) H în \u003d (3 / (8,5-6)) * 4 \u003d 4,8 m 3 / h,

Concluzie: bine debit este egal cu 4,8 m3/h.

Calculul prezentat este foarte des folosit de foratori. Dar are o eroare foarte mare. Deoarece acest calcul presupune că nivelul dinamic al apei va crește direct proporțional cu viteza de pompare a apei. De exemplu, cu o creștere a apei de pompare la 4 m 3 / h, potrivit acestuia, nivelul apei din conductă scade cu 5 m, ceea ce nu este adevărat. Prin urmare, există o metodă mai precisă cu includerea în calcul a parametrilor celui de-al doilea priză de apă pentru a determina debitul specific.

Ce ar trebui făcut în privința asta? Este necesar după prima captare a apei și înregistrarea datelor (opțiune anterioară), pentru a permite apei să se depună și să revină la nivelul său static. După aceea, pompați apa cu o viteză diferită, de exemplu, 4 m 3 /oră.

Date inițiale 2:

Parametrii puțului sunt aceiași.

Nivel dinamic al apei - 9,5 m. Cu o intensitate de aport de apă de 4 m 3 / h.

Calculul 2:

Debitul specific al sondei este calculat prin formula:

D y \u003d (U 2 -U 1) / (h 2 -h 1) \u003d (4-3) / (3,5-2,5) \u003d 1 m 3 / h,

Ca urmare, se dovedește că o creștere a nivelului dinamic al apei cu 1 m contribuie la o creștere a debitului cu 1 m 3 / h. Dar acest lucru este numai cu condiția ca pompa să nu fie situată mai jos de începutul zonei de filtrare.

Debitul real este calculat aici prin formula:

D sc \u003d (N f -H st) D y \u003d (8-6) 1 \u003d 2 m 3 / h,

Hf = 8 m- începutul nivelului zonei de filtrare.

Concluzie: bine debit este egal cu 2 m 3 /h.

După comparație, se poate observa că valorile debitului sondei, în funcție de metoda de calcul, diferă între ele de mai mult de 2 ori. Dar și al doilea calcul nu este exact. Debitul sondei, calculat prin debitul specific, este doar aproape de valoarea reală.

Modalități de creștere a producției de puțuri

În concluzie, aș dori să menționez cum poate fi crescut debitul sondei. Există în esență două moduri. Prima modalitate este curățarea conductei de producție și a filtrului din puț. Al doilea este de a verifica performanța pompei. Dintr-o dată, din cauza lui, cantitatea de apă produsă a scăzut.

Secțiuni