Federalinė švietimo agentūra Federalinė valstybinė aukštojo profesinio mokymo įstaiga, pavadinta Novgorodo valstybinio universiteto vardu Jaroslavas Išmintingasis Gamtos mokslų ir gamtos išteklių fakultetas Chemijos ir ekologijos katedra MEDŽIAGŲ BALANSO PAGRINDAI Metodinis vadovas Veliky Novgorod 2006 2 Grosheva LP Medžiagų balanso pagrindai Metodinis vadovas / Novgorodo State University. Metodinis vadovas skirtas specialybės „Neorganinių medžiagų cheminė technologija“ ir „Chemija“ studentams, studijuojantiems technologinius skaičiavimus ir atliekantiems kursinius darbus bei diplomus apie mineralinių trąšų ir druskų technologiją. Metodiniame vadove aptariamas techninių gaminių kiekio ir sudėties skaičiavimas, stechiometriniai skaičiavimai, pateiktos medžiagų balanso lygtys. Įgyvendinimui pateikiamos kontrolės užduotys. © Novgorodo valstybinis universitetas, 2006 © Grosheva L.P., 2006 2 3 Turinys ĮVADAS ................................ ... ................................................................ .............................. 4 1 TECHNINIŲ GAMINIŲ KIEKIO IR SUDĖTIS APSKAIČIAVIMAS ........ 5 2 STOCIOMETRINIAI SKAIČIAVIMAI ................................................ ................... 6 3 MEDŽIAGŲ BALANSO LYGYTIS ............................. .......................... 7 4 SKAIČIAVIMO PAVYZDŽIAI ................... .................................................. .. ................... 9 4.1 Vartojimo faktorių skaičiavimas ....................... ... ........................................... 9 4.2 Medžiagų balansų sudarymas negrįžtamų cheminių ir technologinių procesų ................................... ..................................... 11 BANDYMO NUORODOS ......... ...................................................... ..... ................... 14 3 4 ĮVADAS Prieš tęsdami konst Eksploatuojant bet kurį aparatą, būtina atlikti išsamų viso gamybos proceso arba tos jo dalies, kuri yra tiesiogiai susijusi su konstruojamu aparatu, technocheminį skaičiavimą. Bet koks technocheminis skaičiavimas grindžiamas dviem pagrindiniais dėsniais: 1) medžiagos masės tvermės dėsniu ir 2) energijos tvermės dėsniu. Bet koks materialus skaičiavimas grindžiamas pirmuoju iš šių dėsnių. Medžiagų masių tvermės dėsnis yra tas, kad bet kurioje uždaroje sistemoje medžiagos masė išlieka pastovi, nepaisant to, kokius pokyčius medžiagos patiria šioje sistemoje. Kalbant apie bet kurio gamybos proceso medžiagų balanso apskaičiavimą, šiame dėsnyje pateikiama tokia paprasta formuluotė: pradinių proceso produktų masė turi būti lygi jo galutinių produktų masei. Todėl atliekant medžiaginį proceso skaičiavimą, būtina atsižvelgti į kiekvieno komponento, patenkančio į duotą aparatą, masę (atvykimą) ir kiekvieno komponento, išeinančio iš aparato, masę (sunaudojimą). Komponentų įplaukų suma turi būti lygi suvartojimo sumai, neatsižvelgiant į produkto sudėtį įvedime ir išeinant, t.y. nesvarbu, kokius pokyčius jie patyrė šiame padalinyje. Pagrindinė šio vadovo užduotis – supažindinti mokinius su medžiagų balanso skaičiavimo pagrindais. 4 5 1 TECHNINIŲ PRODUKTŲ KIEKIO IR SUDĖTIS APSKAIČIAVIMAS Pramonės praktikoje dažnai tenka užsiimti kiekybinių santykių tarp pradinių ir galutinių gamybos produktų komponentų skaičiavimu, kuris grindžiamas fizikiniais procesais. Šių procesų metu nesusidaro nauji komponentai, o pasikeičia tik produktų sudėtis, kurie apdorojami arba laikomi tam tikromis sąlygomis. Todėl, sudarant šių procesų medžiagų balansą, reikia turėti omenyje, kad jo įvesties ir išvesties dalyse dalyvauja tie patys komponentai, tačiau tik skirtingais kiekybiniais santykiais. 1 pavyzdys. 125 tonų anglies drėgnumas jas sandėliuojant sandėlyje pasikeitė nuo 6,5% iki 4,2%. Nustatykite, kiek pasikeitė anglies svoris. Sprendimas. Pradiniame anglies kiekyje drėgmės svoris yra 125 * 0,065 = 8,125 t. Sausos anglies masė 125 - 8,125 = 116,875 tonos. 4,2% drėgnumo anglies masė bus 116,875 / (1,0 -0,042) = 122,0 t. Taigi 125 tonos anglies neteko dėl 112 - 123 drėgmės kiekio sumažėjimas t Pavyzdys 2. Kristalizacija gaunama 10 tonų sotaus vandeninio kalio chlorido tirpalo 1000C temperatūroje. Kristalizacijos metu tirpalas atšaldomas iki 200C. Nustatykite kalio chlorido kristalų išeigą, jei jo tirpumas 1000C temperatūroje yra 56,7 g, o 200C –34 g 100 g vandens. Sprendimas. KCl kristalų svorį pažymėkime per G. Pradinė kalio chlorido tirpalo koncentracija Nuo pradžios. = 56,7 * 100 / 56,7 + 100 = 36,2%, jo galutinė koncentracija Ccon = 34,0 * 100 / 34,0 + 100 = 25,4%. Atvykimas: KCl svoris 10 t pradinio tirpalo 1000C temperatūroje ………… 0,362 * 10 = 3,62 t Sunaudojimas: Kalio chlorido kristalų svoris ……………………… .. Gm. Motininio tirpalo svoris ……………………………… ..… (10 - Gm) KCl svoris motininiame tirpale 200 C temperatūroje …………………. 0,254 * (10 - Gm) Vadinasi, gauname 3,62 = G + 0,254 * (10 - Gm) Išspręsdami šią lygtį, gauname G = 1,45 t. 5 6 3 pavyzdys. Šviežiai kasamos durpės turėjo sudėtį (%): drėgmė . .. 85,2, koksas ... 5,2, lakiosios medžiagos ... 8,8, pelenai ... 0,8. Apskaičiuokite durpių sudėtį po džiovinimo. Sprendimas. 100 kg šviežiai iškastų durpių buvo Si8 +5,2 +0,8 = 14,8 kg lakiųjų medžiagų, kokso ir pelenų. Vadinasi, bevandenių durpių sudėtis yra tokia (%): Lakiųjų ... .8,8 / * 100 /14,8 = 59,5 Kokso ... ... ... 5,2 * 100 / 14,8 = 35,1 Pelenų ... . .. ... 0,8 * 100 /14,8 = 5,4 sausos durpės (su 10% drėgmės) tai bus: Lakios .... (100 –10) * 0,595 = 53,5 kg arba 53,5% Koksas …… ... (100 –10)) –0,351 = 31,6 kg arba 31,6 % Pelenų …… … (100 –10) * 0,054 = 4,9 kg arba 4,9 % Drėgmės …… ... 10 kg arba 10 %. tik 100 kg arba 100 % 2 STOCHIOMETRINIS SKAIČIAVIMAS Technologinių procesų, kurių metu vyksta cheminis medžiagos pokytis, skaičiavimai grindžiami stechiometriniais dėsniais: sudėties pastovumo dėsniu ir daugialypių santykių dėsniu, kurie išreiškia atomų ir molekulių tarpusavio santykį. jų cheminės sąveikos metu. Pagal sudėties pastovumo dėsnį bet kuri medžiaga, nesvarbu, kaip ji gaunama, turi aiškiai apibrėžtą sudėtį. Daugialypių santykių dėsnis yra tas, kad formuojant bet kokią paprastą ar sudėtingą medžiagą, elementai patenka į pastarosios molekulę tokiais kiekiais, kurie yra lygūs arba kartojami jų atominės masės. Jei susiesime šį dėsnį su medžiagų, kurios patenka į reakciją, tūriais, tai bus tokia formuluotė: jei medžiagos cheminėje reakcijoje dalyvauja dujinėje būsenoje, tada tomis pačiomis sąlygomis (P ir T) jos gali susijungti tik tomuose, kurie yra susiję vienas su kitu sveikaisiais skaičiais. 3 pavyzdys. Natūralaus kalkakmenio cheminė analizė parodė šiuos dalykus. Iš 1,0312 g kalkakmenio mėginio ištirpinant, vėliau nusodinus Ca + 2 joną amonio oksalatu ir kalcinuojant CaC2O4 nuosėdas, buvo gauta 0,5384 g CaO, o iš 0,3220 g mėginio skaidant rūgštimi buvo 68,5 cm3 CO2. gautas (sumažintas iki normalių sąlygų). Apskaičiuokite kalcio ir magnio karbonato kiekį kalkakmenyje, jei visas jame esantis kalcis yra tik CaCO3, o anglies rūgštis yra kalcio ir magnio karbonatų pavidalu. Sprendimas. Kaip. v. CaO yra 56,08, CO2 - 44, CaCO3 - 100,1, MgCO3 - 84,32. Kaip. CO2 tūris yra 22,26 l / mol (22260 cm3 / mol). Analizės duomenimis, iš 100 g natūralaus kalkakmenio buvo gauta: 6 7 0,5384 * 100 / 1,0312 * 56,08 = 0,931 mol CaO; 68,5 * 100 / 0,3220 * 22260 = 0,956 molio CO2. Iš to išplaukia, kad 100 g kalkakmenio yra 0,931 molio arba 0,931 * 100,1 = 93,2 g CaCO3. Toks CaCO3 kiekis išsiskirs skaidant 0,931 mol CO2. Likusi dalis (0,956 - 0,931) = 0,025 mol CO2. surištas kalkakmenyje MgCO3 pavidalu. Todėl 100 g kalkakmenio yra 0,025 * 24,32 = 2,1 g MgCO3. Taigi natūraliame kalkakmenyje yra: 93,2% CaCO3, 2,1% MgCO3 ir 4,7% atliekų. 3 MEDŽIAGŲ BALANSO LYGYTIS Bet kurio technologinio proceso ar jo dalies medžiagų balansas sudaromas remiantis medžiagos masės (masės) išsaugojimo dėsniu: ΣGin = ΣGin, (3.1) čia ΣGin yra pradinių proceso produktų svoriai (masės); ΣGfin – galutinių proceso produktų svorių (masių) suma tais pačiais vienetais. Taigi, jei į bet kurį aparatą ar technologinį mazgą patenka GA kg gaminio A, GB kg gaminio B ir kt., o jų apdorojimo rezultate gaunamas GC kg produkto C, GD kg produkto D ir kt. taip pat jei dalis pradinių produktų A (GA kg), B (GB kg) ir kt. lieka galutiniuose produktuose, tai lygybė GA + GB +…. = GA "+ GB" + GC + GД + .. + ΔG, (3.1а) kur ΔG - gaminio gamybos nuostoliai. Įterptų komponentų ir gautų produktų masės nustatymas atliekamas atskirai kietajai, skystajai ir dujinei fazei pagal lygtį Gg + Gzh + Gt. = Gg "+ Gzh" + G "t (3.1b) Visi procese ne visada yra faziu, vienoje fazje gali buti kelios medziagos, del to (3.1) lygtis supaprastinama arba komplikuojama.Sudarant pilną balansą, lygčių sistema (3.1) dažniausiai sprendžiama su keliais nežinomaisiais. Šiuo atveju atitinkamos formulės gali būti naudojamos produkto pusiausvyrai ir faktinei išeigai, proceso greičiui ir tt nustatyti. Teorinis medžiagų balansas apskaičiuojamas remiantis stechiometrine reakcijos lygtimi ir medžiagos molekuline mase. Praktinis medžiagų balansas atsižvelgia į žaliavos ir gatavo produkto sudėtį, vienos iš žaliavos komponentų perteklių, konversijos laipsnį, žaliavos ir gatavo produkto praradimą ir kt. 7 8 Remiantis medžiagų balanso duomenimis, jūs gali rasti žaliavų ir pagalbinių medžiagų suvartojimą tam tikram m aparato talpa, cechas, gaminio savikaina, produkto išeiga, reakcijos zonos tūris, reaktorių skaičius, gamybos nuostoliai. Remiantis medžiagų balansu, sudaromas šilumos balansas, leidžiantis nustatyti kuro poreikį, šilumos mainų paviršių dydį, šilumos ar šaltnešių sąnaudas. Šių skaičiavimų rezultatai dažniausiai apibendrinami medžiagų balanse. Tipinė medžiagų balanso lentelė Pajamos Sunaudojimas Pajamos Prekė Kiekis, kg Sunaudojimo vienetas Kiekis, kg Prekė A GA Prekė A GA Prekė B GB (likutis) Prekė B GB (likutis) Prekė C GC Prekė D GD Gamyba ΔG nuostoliai Iš viso G Iš viso G Skaičiavimai yra dažniausiai atliekami masės vienetais (kg, t), galite skaičiuoti moliais. Tik dujinėms reakcijoms, vykstančioms nekeičiant tūrio, kai kuriais atvejais galima apriboti balanso sudarymą m3. Medžiagų balansas sudaromas (priklausomai nuo sąlygų ir užduoties) pagrindinės žaliavos ar gaminio masės vienetui (1 kg, 1 kmol ir kt.) arba 100 vienetų (100 kg) arba 1000 vienetų (1000 kg). . Labai dažnai balansas sudaromas masės srautui per laiko vienetą (kg / sek), o kartais ir visam srautui, patenkančiam į aparatą. Vartojimo koeficientai – tai vertės, apibūdinančios įvairių rūšių žaliavų, vandens, kuro, elektros, garo suvartojimą pagaminto produkto vienetui. Projektuojant įrenginius ir nustatant technologinio režimo parametrus, taip pat nustatomos sąlygos, kurioms esant didelis proceso intensyvumas ir našumas racionaliai derinamas su aukšta gaminio kokybe ir kuo mažesnėmis sąnaudomis. Savikaina yra tam tikros įmonės produktų gamybos ir pardavimo išlaidų piniginė išraiška. Sąnaudų sąmatai sudaryti, tai yra produkcijos vieneto savikainai apskaičiuoti, nustatomi išlaidų straipsniai, įskaitant žaliavų, medžiagų, kuro, energijos vartojimo koeficientus ir, atsižvelgiant į jų kainas, apskaičiuojamas apskaičiavimas. Praktikoje paprastai kuo mažesni vartojimo faktoriai, tuo procesas ekonomiškesnis ir atitinkamai mažesnės gamybos sąnaudos. Ypač svarbūs yra žaliavų sunaudojimo koeficientai, nes daugumoje chemijos pramonės šakų šis punktas sudaro 60–70% savikainos. Norint apskaičiuoti vartojimo veiksnius, būtina žinoti visus technologinio proceso etapus, kuriuos įgyvendinus žaliava paverčiama galutiniu produktu. Teoriniuose sunaudojimo koeficientuose Am atsižvelgiama į stechiometrinius santykius, pagal kuriuos vyksta pradinių medžiagų pavertimas tiksliniu produktu. Praktiniai sunaudojimo koeficientai Apr, be to, atsižvelgia į gamybos nuostolius visuose proceso etapuose, taip pat į pašalines reakcijas, jei tokių yra. To paties gaminio vartojimo faktoriai priklauso nuo žaliavų sudėties ir gali labai skirtis vienas nuo kito. 4 SKAIČIAVIMO PAVYZDŽIAI 4.1 Sunaudojimo koeficientų apskaičiavimas 1 pavyzdys. Nustatykite šių geležies rūdų teorinius sunaudojimo koeficientus lydant ketų, kuriame yra 92 % Fe, su sąlyga, kad rūdose nėra atliekų ir priemaišų: M Spar geležies rūda FeCO3 ……………… …………… 115.8 Limonitas 2 Fe2O3 * 3H2O ……………………………… ... 373 Goetitas 2 Fe2O3 * 2H2O ……………………………… ………… .355 Raudonoji geležies rūda Fe2O3 ……………………………… ..159.7 Magnetinė geležies rūda Fe3O4 …………………………… .231,5 М - molekulinė masė. Sprendimas. FeCO3 Iš 1 kmol FeCO3 galima gauti 1 kmol Fe arba iš 115,8 kg FeCO3 – 55,9 kg Fe. Taigi, norint gauti 1 toną ketaus, kurio Fe = 92% (masės), 1 * 0,92 * 115,8 / 4 * 55,9 = 1,9 t 55,9 = 1,45 t 2 Fe2O3 * 2H2O 1 * 0,92 * 15,39 = 15,3 t Fe3O4 1 * 0,92 * 231,5 / 3 * 55,9 = 1,28 t. 9 10 2 pavyzdys. Nustatykite amoniako kiekį, reikalingą pagaminti 100 000 tonų azoto rūgšties per metus, ir oro sąnaudas amoniako oksidacijai (m3 / h), jei parduotuvės veikia 355 dienas per metus azoto oksido išeiga x1 = 0,97, absorbcijos greitis x2 = 0,92, o amoniako kiekis sausame amoniako ir oro mišinyje yra 7,13%. Sprendimas. Amoniako oksidacija yra pirmasis azoto rūgšties gamybos iš amoniako etapas. Pagal šį metodą amoniakas oksiduojamas atmosferos deguonimi, esant platinos katalizatoriui 800-9000C temperatūroje iki azoto oksidų. Tada susidaręs azoto oksidas oksiduojamas į azoto dioksidą, o pastarąjį absorbuoja vanduo, kad susidarytų azoto rūgštis. Procesą galima schematiškai pavaizduoti tokia lygtimi: 4NН3 + 5О2 = 4NО + 6Н2О 2NО + О2 = 2NО2 2NО2 + Н2О = 2НNО3 + NO masė NH3 - 17, HNO3 - 63. Reikalingas amoniako kiekis, norint gauti 100000 t HNO3, atsižvelgiant į oksidacijos laipsnį ir sugerties laipsnį, bus 100000 * 17/63 * 0,97 * 0,92 = 30300 t Ammoniako sąnaudos bus 1000 * 30300/355 * 24 = 3560 kg / h Amoniako tūris bus 3560 * 22,4 / 17 = 4680 m3 Oro suvartojimas (m3 / h), reikalingas oksidacijai (kaip amoniako ir oro mišinio dalis), bus lygus 4680 mišinys (tūrio proc.), ty (7,13 / 17) * 100 / (7,13 / 17) + (92,87 / 29) = 11,5 10

Rezervuaro plėtros pobūdį galima nustatyti iš anksto naudojant medžiagų balanso lygtys, kuriame atsižvelgiama į tokius kintamuosius kaip formavimo skysčių tūris, formavimo slėgis ir temperatūra, suspaudžiamumas, parduodami naftos ir dujų kiekiai ir vandens judėjimo į rezervuarą laipsnis. Teisingiau būtų sakyti, kad tai yra visas lygčių rinkinys, kurio pagalba lauko inžinierius gali apskaičiuoti naftos, dujų ir vandeningojo sluoksnio tūrius rezervuare ir numatyti šių tūrių pokyčių pobūdį ir mastą. ateitis. Tačiau jų svarstymas nepatenka į šios knygos taikymo sritį. Reikėtų tik tvirtai atsiminti, kad naftos ir dujų rezervuaras pasižymi daugybe tarpusavyje susijusių kintamųjų veiksnių ir kad vieno iš jų pasikeitimas gali būti natūrali kitų veiksnių pasikeitimo priežastis. Tokių pokyčių numatymo tikslumas priklauso nuo duomenų, naudojamų sprendžiant lygtis su skirtingais kintamaisiais, tikslumo. Remiantis ankstesnės rezervuaro plėtros duomenimis, galima daryti gana objektyvias kiekybines arba pusiau kiekybines prognozes apie šio rezervuaro elgseną ateityje.

Fizinių dėsnių, kuriais grindžiama medžiagų balanso lygtis, išmanymas leidžia iš naujo įvertinti kai kurias idėjas, susiformavusias pradiniame telkinio kūrimosi periode. Pavyzdžiui, jei rezervuaro slėgis vystymosi metu mažėja lėčiau, nei buvo manoma pagal preliminarius skaičiavimus, tai rodo tam tikrą papildomą rezervuaro energijos šaltinį. Pavyzdžiui, Maros telkinyje Vakarų Venesueloje naftos gavybos iš produktyvios formacijos kreidos periodo telkiniuose pobūdis neatitiko medžiagų balanso lygties. Tyrimai parodė, kad šis rezervuaras buvo papildomai įkraunamas iš rūsio rezervuaro (žr. 125 psl. ir 6-31 pav.). Jei nustatoma, kad kurioje nors rezervuaro dalyje rezervuaro slėgis ir šulinių gamybos tempai išlaikomi aukšti, nepaisant bendro jų sumažėjimo visame likusiame rezervuaro plote, tai gali būti ženklas apie galimybę. dar neištirtų telkinio plotų egzistavimo ir taip lemti naujų reikšmingų naftos atsargų atradimą.

Požeminė hidromechanika – mokslas apie skysčių, naftos, dujų ir jų mišinių judėjimą poringose ​​terpėse, kurios sudaro produktyvius darinius – yra teorinis naftos ir dujų telkinių, vienos iš pagrindinių naftos universitetų mokymo programų disciplinų, plėtros pagrindas.

Požeminė hidraulinė sistema remiasi idėja, kad nafta, dujos ir vanduo, įstrigę poringoje terpėje, sudaro vieną hidraulinę sistemą.

Skysčių ir dujų judėjimas gamybinėse formacijose yra susijęs su gamybos procesu iš naftos ir dujų telkinių. Šis judėjimas turi specifinių savybių, kurios išskiria jį nuo skysčio ir dujų judėjimo vamzdžiais arba atvirais kanalais. Natūralioje dirvoje judant natūraliems skysčiams (naftai, vandeniui) ar dujoms, skysčių (dujų) dalelės juda per grunto poras (arba išilgai jo plyšių), t.y. per mažiausius kanalus, susidariusius tarp dirvožemio dalelių dėl jų laisvo prigludimo viena prie kitos. Toks skysčių ir dujų judėjimas natūralioje poringoje terpėje vadinamas filtravimu.

Filtravimo teorijoje daroma prielaida, kad porėta terpė ir ją prisotinantys skysčiai sudaro ištisinę terpę, t.y. nuolat užpildyti bet kurį pasirinktą elementarų tūrį. Skysčių ir dujų filtravimo dėsnių tyrimas ir požeminių skysčių dinamika.

Naftos ir dujų filtravimo natūraliose formacijose teorijos bruožas yra tuo pačiu metu vykstančių procesų nagrinėjimas tose srityse, kurių būdingi dydžiai skiriasi dydžiu: porų dydis (iki dešimčių mikrometrų), gręžinio skersmuo (iki dešimčių centimetrų), sluoksnio storis (iki dešimčių metrų), atstumas tarp šulinių (šimtai metrų), telkinių ilgis (iki šimtų kilometrų).

Reikėtų pažymėti, kad naujo naftos ar dujų telkinio plėtros projektavimas, taip pat gręžinių eksploatavimas yra neįmanomi be plačiai taikomų požeminių skysčių dinamikos dėsnių. Remiantis skysčių dinamikos dėsniais, sprendžiamos tokios problemos kaip gręžinių išdėstymas naftos ir dujų telkinyje (plėtros tinklelio pasirinkimas); gręžinių skaičiaus ir atidavimo eksploatuoti tvarkos nustatymas; gamybinio gręžinio darbo režimo pagrindimas; alyvos arba dujų išstūmimo fronto reguliavimas ir valdymas (alyvos guolio kontūro susitraukimas); šulinių ir rezervuarų tyrimas, siekiant nustatyti jų filtravimo charakteristikas ir kt. Šių klausimų sprendimas remiantis požeminių skysčių dinamikos dėsniais leidžia planuoti naftos ir dujų gavybą, taigi įvertinti naftos ir dujų telkinių plėtros ir eksploatavimo technologinių priemonių ekonominį efektyvumą.

2. Kursinio darbo tikslas ir uždaviniai

Kursinis darbas disciplinoje "Požeminė hidromechanika"

atlieka studentai išklausę šio dalyko kursą. Kursinio darbo rašymas kartu su paskaitomis, praktiniais pratimais ir kontrolinių užduočių įgyvendinimu prisideda prie studentų žinių apie studijuojamą discipliną gilinimo.

Kursinio darbo įgyvendinimas apima gautų dalykų konsolidavimą

žinių studentai, savarankiško kūrybinio darbo įgūdžių ugdymas

su literatūra, moksline, technine ir metodine medžiaga, taip pat įgyta praktinės analitinio darbo patirties.

Požeminės hidromechanikos kursinių darbų baigimas yra labai svarbus šios disciplinos studijų etapas. Kursinio darbo tikslai ir uždaviniai:

gilinant ir įtvirtinant studentų paskaitų metu ir savarankiškai studijuojant kursą įgytas teorines žinias;

ugdyti savarankiško darbo su mokomąja ir moksline literatūra įgūdžių;

analitinio mąstymo ugdymas tiriant ir sprendžiant keliamus klausimus ir problemas;

ugdyti gebėjimą teisingai ir glaustai išdėstyti kursinio darbo temoje keliamo klausimo esmę;

ugdyti įgūdžius atlikti skaičiavimus pagal tam tikras formules, naudojant SI vienetų sistemą;

įskiepyti gebėjimą atlikti analizę ir pagal rezultatus daryti išvadas;

ugdyti kursinio darbo rengimo įgūdžius pagal reikalavimus.

Kursinio darbo užbaigimas yra vienas iš svarbių punktų ruošiantis absolventų dizainui. Valiutos kurso tarpusavio ryšys ir

diplomo dizainą suteikia apgalvotas pasirinkimas

konkrečios naftos ir dujų gavybos įmonės technologinės plėtros kryptys kurso projektavimo stadijoje.

Kursinio darbo atlikimas ugdo studento savarankiško kūrybiškumo įgūdžius, ugdo atsakomybės jausmą

gautus rezultatus, supažindina su tiriamuoju darbu, lavina inžinerinių skaičiavimų ir rezultatų analizės įgūdžius.

Bet kuriame etape galima pasikonsultuoti su

kurso dizaino vadovas, kai kyla klausimų ir sudėtingų momentų kurso kūrimo procese.

Kursinio darbo užbaigimas yra baigiamasis požeminės hidromechanikos kurso studijų etapas.

3. Trumpa teorija kursinio darbo tema

Dujų rezervuaro medžiagų balanso lygtis yra dujų atsargų nustatymo metodo, pagrįsto pagaminto dujų kiekio kitimo ir rezervuaro slėgio porų erdvės tūrio, prisotinto dujomis, vidurkio svertinio vidurkio pagrindas. Medžiagų balanso lygtis viena ar kita forma naudojama gamtinių dujų telkinių plėtros rodikliams dujų ar vandens slėgio režimu nustatyti. Dujų telkinių išeikvojimo diferencialinės lygtys naudojamos skaičiuojant dujų telkinių plėtros rodiklius mažėjančios dujų gavybos laikotarpiu. Štai šių plačiai paplitusių lygčių išvedimas.

3.1 Medžiagų balanso lygtis rezervuaro dujų režime

Pagal medžiagų balanso principą, pradinė dujų masė M n rezervuare yra lygi dujų masės M pridėti, paimtos momentu t, ir dujų masės M, likusios momentu t rezervuare, sumai, t.y

M n = M ost (t) + M iki 6 (t).

Jei pradinį porų erdvės tūrį žymime per Ώ n, o vidutinį nuosėdų prisotinimo dujomis koeficientą (dujų prisotinto tūrio ir bendro nuosėdų porų tūrio santykį), tada pradinė dujų masė depozitas, kol jis nebus vystomas

M n =Ώ n R n

Čia p n yra dujų tankis esant rezervuaro temperatūrai T PL ir pradiniam rezervuaro slėgiui.

Pagal realių dujų būsenos lygtį

ρ n = ρ adresu p n z adresu / p adresu z n ,

kur ρ at yra dujų tankis at p at ir T pl, z n ir z esant dujų superslėgimo koeficientams esant temperatūrai T pl ir slėgiams p n ir p at atitinkamai.

Vadinasi, pradinė dujų masė rezervuare yra lygi

M n =Ώ n ρ adresu p n z adresu / p adresu z n (1.1)

Sukūrus dujų rezervuarą, slėgis jame mažėja. Rezervuaro temperatūra plėtojant dujų telkinį išlieka (praktiškai) nepakitusi. Tada tam tikru momentu t esant vidutiniam rezervuaro slėgiui t) dujų masė rezervuare

M ost (t) =Ώ n ρ adresu (t) z adresu / p adresu z((t)) (1.2)

Tegu dujų ištraukimo iš rezervuaro laiko pokytis per laiko vienetą nustatomas pagal funkcinę priklausomybę Q * = Q * (t). Tada, laikui bėgant t, bendra paimtų dujų masė bus

M iki 6 (t)= ρ adresu K* ext (t)= ρ adresu * (t) dt (1.3)

Atsižvelgiant į (1.1) - (1.3) išraiškas, dujų rezervuaro medžiagų balanso lygtis, esant dujų režimui, rašoma forma

Ώ n R n z adresu / z n =Ώ n (t) z adresu / z[ (t)]+ p adresu K* ext (t) (1.4)

Čia Q * ext (t) yra pagamintų dujų kiekis iki laiko t, sumažintas iki p at ir T pl, m 3.

Paprastai dujų, pagamintų iš rezervuaro, tūris apskaičiuojamas esant standartinei temperatūrai T st (293 ° K) ir p at. Pagamintas dujų kiekis, sumažintas iki standartinių sąlygų, bus žymimas Q ext (t). Šiuo atveju medžiagų balanso lygtis įgauna formą

Ώ n R n / z n =Ώ n (t) / z[ (t)]+ p adresu K ext (t)T pl /T Šv (1.5)

Koeficientas z at yra artima vienybei. Todėl čia ir toliau darome prielaidą, kad z am = 1.

Medžiagų balanso lygtį (1.4) galima gauti integruojant dujų rezervuaro išeikvojimo diferencialinę lygtį. Darykime priešingai. Iš (1.4) lygties gauname dujų rezervuaro išeikvojimo diferencialinę lygtį. Norėdami tai padaryti, diferencijuojame (1.4) lygtį laike:

dQ* ext (t)/ dt =Ώ n p adresu dt[ z(t))]

Atsižvelgdami į pagaminto dujų kiekio išraišką (1.3), gauname tokią norimą lygtį

K*(t) =Ώ n p adresu dt[ z(t))] (1.6)

Iš (1.6) lygties seka, kad dujų kiekis, paimtas per laiko vienetą momentu t, yra proporcingas sumažinto vidutinio rezervuaro slėgio rezervuare pokyčio greičiui (greičiui) rezervuare tuo pačiu momentu.

3.2 Medžiagų balanso lygtis rezervuaro vandens varomu režimu

Vandens varomu režimu medžiagų balanso principas suformuluojamas taip: pradinė dujų masė rezervuare lygi pagamintų dujų masės ir rezervuaro dujomis prisotintame ir laistomame M o6 likusių dujų masės sumai. apimtis.

Kadangi palaistomo rezervuaro tūris lygus Ώн - Ώ (t), tai šiame tūryje su vidutiniu likutiniu dujų prisotinimo koeficientu α liekana yra dujų kiekis

M obv (t) = ρ adresu [Ώн - Ώ (t)] α ost (t) / p adresu z[ (t)] (1.7)

Vadinasi, medžiagų balanso lygtis dujų rezervuarui vandens varomu režimu, atsižvelgiant į dujų išstūmimo vandeniu neužbaigtumą, yra parašyta forma

Ώ n R n / z n =Ώ n (t) / z[ (t)]+ p adresu K ext (t)T pl /T Šv +

+ [Ώн - Ώ (t)] α ost (t)](t) / z[ (t)] (1.8)

čia - vidutinis slėgis vandens išpjautame darinio tūryje; z () - supersuspaudžiamumo koeficientas ties ir T pl; α poilsis yra sulaikytų dujų tūrio santykis (esant slėgiui ir temperatūra T pl) iki viso laistytos formavimo zonos porų tūrio. Remiantis laboratoriniais tyrimais, liekamasis dujų įsotinimo koeficientas priklauso nuo slėgio laistomame tūryje, kuris atsispindi (1.8) lygtyje.

Su vidutiniu likutiniu dujų prisotinimo koeficientu α ost ( viso vandens kiekio Q B (t), kuris po kurio laiko pateko į rezervuarą t, bus paskirstyta apimtimi Q (t) / [- α ost ( Tada dujų prisotintas tūris (dujų ir vandens kontūro viduje) iki laiko t bus:

Ώ(t)=Ώ n - K v (t) /[- α ost ( ) (1.9)

Taigi dabartinis dujų prisotintas tūris (1.8) suprantamas kaip jo išraiška pagal (1.9).

Iš medžiagų balanso lygties (1.8) nesunku gauti diferencialinę lygtį telkinio išeikvojimui vandens varomu režimu.

Naudojant (1.8) ir (1.9) nėra esminių sunkumų nustatant dujų telkinių plėtros vandens varomu režimu rodiklius. Tačiau šių formulių naudojimas apsunkina skaičiavimo metodiką, o tai paaiškinama būtinybe nustatyti α poilsį ir atsižvelgti į šio koeficiento pokytį nuo kintamo slėgio. . Be to, analizuojant faktinius duomenis, tampa sunku nustatyti priklausomybę. Skaičiavimai labai supaprastėja, jei (1.8) daroma tokia prielaida.

Sąlyga (1.10) apibūdina prielaidą, kad dujos sulaikomos esant slėgiui, lygiam vidutiniam rezervuaro slėgiui rezervuare, o liekamojo dujų prisotinimo koeficiento pokytis nustatomas pagal rezervuaro vidutinio slėgio pokytį laikui bėgant, t.y. α poilsis = α ost(). Tada iš (1.8), atsižvelgdami į (1.9) ir (1.10), gauname

z[ (t)][(Ώ n R n / z n ) - p adresu K ext (t)T pl /T Šv ]/ Ώ n - K v (t) (1.11)

(1.11) lygties svarba slypi tame, kad norint ją panaudoti, dėl (1.10) prielaidos, nereikia žinoti sunkiai nustatomo vandens plyšio formavimosi zonos ao ir nustatyti priklausomybę jo pasikeitimas laikui bėgant. (1.11) lygtis suteikia didelį nuspėjamųjų skaičiavimų tikslumą prieš ištraukiant iš rezervuaro 50% ar daugiau pradinių dujų atsargų rezervuare. Didelės atrankos atveju būtina naudoti (1.8) ir (1.9) lygtis.

Kai kuriais atvejais, esant dideliam rezervuaro nevienalytiškumui, atsižvelgiant į rezervuaro savybes, dujos gali likti vandens nutekėjimo zonoje makro uždarų tūrių pavidalu. Tada, analizuojant raidą medžiagų balanso lygtyje, reikia į tai atsižvelgti. Prognozuojant skaičiavimus, labai sunku iš anksto atsižvelgti į makrouždarųjų dujų tūrių susidarymo galimybę. Griežtai kalbant, jie neturėtų būti iš principo leisti, imantis atitinkamų priemonių plėtros sistemai reguliuoti.

3.3. Atsižvelgimas į atskirus indėlių materialinio balanso veiksnius

Gamtinių dujų telkinių plėtros teorija ir praktika lemia, kad medžiagų balanso lygtyje reikia atsižvelgti į kai kuriuos procesus, vykstančius rezervuare mažėjant slėgiui.

Retrogradinių reiškinių rezervuare apskaita

Kuriant dujų kondensato rezervuarą, formuojantis kondensatas iškrenta. Todėl pradinė Mn dujų kondensato mišinio masė rezervuare yra lygi dabartinės masės sumai Rezervuare esančios dujų kondensato sistemos M (t), drėgno kondensato, iškritusio rezervuare per laiką, masė M iki (t). t ir iškasamo masė M pridėti (t) susidarymo dujas prie momento t, tie.

M n = M(t) + M Į (t) + M ext (t) (1.12)

Panašiai kaip ir ankstesniais atvejais, gauname tokią dujų kondensato rezervuaro lygtį, atsižvelgiant į dujų režimą:

Ώ n R n T Šv ρ gn / p adresu z n T pl =[Ώ n -ΔΏ()](t) T Šv ρ G ()/ z() p adresu T pl + +ΔΏ() ρ Į ()+ M ext (t) (1.13)

Čia Ώ n, ΔΏ() - atitinkamai pradinis dujomis prisotintas rezervuaro porų tūris ir rezervuaro porų tūris, kurį užima nusodintas neapdorotas kondensatas iki laiko t; R n , (t) – pradinis ir dabartinis vidutinis rezervuaro slėgis, atitinkamai pasvertas porų tūriais Ώn ir Ώn-ΔΏ (); z n, z () - dujų kondensato sistemos superslėgimo koeficientai esant temperatūrai T pl ir, atitinkamai, esant slėgiui R n ir (t); ρ gn, ρ g () - atitinkamai pradinės ir dabartinės sudėties rezervuaro dujų tankis, sumažintas iki p ag ir T st; ρ к () yra šiuo metu rezervuare nusodinto žalio kondensato tankis t, sumažintas iki slėgio (t) ir temperatūra T pl .

Nustatant susidariusių formavimo dujų masę pagal laiką t naudojamas toks pasikartojimo ryšys:

M ext (t) = M ext (t - Δ t) +{ K ext v (t)β[ (t)]- K ext v (t - Δ t)β[ (t - Δ t)]}{ ρ G [ (t)]+ + ρ G [ (t- Δ t)]} (1.14)

čia M išorinis (t – Δt) - susidariusių formavimo dujų masė momentu t - Δt ; Q ext sg (t - Δt) , Q ext sg (t) – momentais susidaręs sausų dujų kiekis t - Δt ir t atitinkamai sumažintas iki p at ir T g ; Δt - laiko žingsnis; β () yra tūrinis sausų dujų perskaičiavimo į formavimo dujas koeficientas standartinėmis sąlygomis, β = Q ext pl g / Q ext st.

Deformacijos pokyčiai rezervuare

Laboratoriniai eksperimentai su šerdies mėginiais rodo, kad mažėjant porų (rezervuaro) slėgiui, mažėja poringumo ir pralaidumo koeficientai. Karbonato rezervuarų pralaidumas iš esmės yra sulaužytas. Jis ypač jautrus slėgio pokyčiams artimoje gręžinio zonoje arba tolimuose darinio regionuose.

Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad poringumo koeficiento priklausomybė nuo slėgio paprastai yra eksponentinė:

m = m 0 exp [-a m (p n - R)]

Čia m 0 - poringumo koeficientas p n; ir m yra porų suspaudimo koeficientas, 1/MPa.

Tada nesunku pastebėti, kad dujų rezervuaro su deformuojamu rezervuaru medžiagų balanso lygtis parašyta forma (jei = 1)

(t) exp [-a m (p n - (t) )]/ z[ (t)]= R n / z n - p adresu K ext (t)T pl / Ώ n T Šv (1.15)

Įvertinimai rodo leistinumą naudoti (1,15) lygtį esant dideliam dujų prisotinimo koeficientui a (esant ≥0,8).

Deformavus rezervuarą, pasikeičia dujų prisotinimo koeficientas, pirma, dėl sumažėjusio rezervuaro porų tūrio ir, antra, dėl likutinio vandens išsiplėtimo. Pažymime dabartinį rezervuaro prisotinimo dujomis koeficientą. Tada medžiagų balanso lygtis pavaizduota taip:

(t)[(t)] exp [-a m (p n - (t) )] / z[ (t)]= R n / z n - p adresu K ext (t)T pl / / Ώ n T Šv

Čia [ (t)]= 1-(1- )exp [(a m + β f )(p n - (t) )]; β f yra skysčio tūrinio elastingumo koeficientas.

Rezervuaro deformacijos įtaka priklausomybei / z()= f(K ext (t)) iliustruotas pav. 2.17. Tuo pačiu metu nagrinėjamo rezervuaro dujų atsargos yra Q zap = 100 milijardų m3 ir R n = 30 MPa. Metano kiekis dujose yra 98%, rezervuaro temperatūra yra 323K, = 1.

Reikšmė a m = 10 -2 1 / MPa (palyginimui pažymime, kad granuliuoto rezervuaro atveju a m ≈ 10 -3 1 / MPa).

Taigi, dėl produktyvaus rezervuaro deformacijos priklausomybė / z()= f(K ext (t)) (2 eilutė) yra virš atitinkamos priklausomybės, jei nėra deformacijos (1 eilutė), o tai paaiškinama laikui bėgant sumažėjusiu rezervuaro porų tūriu. Esant = 0, 1 ir 2 linijos susilieja viename taške, nes neatsižvelgiant į tai, ar darinys deformuojamas, ar ne, dujų kiekis, susidarantis iki momento, kai = 0, turėtų būti lygus pradinėms dujų atsargoms darinyje. Jei ekstrapoliuosime pradinę priklausomybės atkarpą / z()= f(K ext (t)) iki abscisių ašies (3 eilutė), tada įvertinant pervertintas pradines dujų atsargas rezervuare.

4 Skaitinių skaičiavimų ir grafinių sprendimų pavyzdžiai

Daugelis nestabilaus dujų filtravimo problemų apytiksliai išsprendžiamos nuoseklaus stacionarių būsenų kaitos metodu, naudojant dujų medžiagų balanso lygtį.

4.1 Dujų įtekėjimo į šulinį problemos sprendimas nuoseklaus stacionarių būsenų kaitos metodu

Atminkite, kad PSSS metodas pagrįstas šiomis būtinomis sąlygomis:

kiekvienu laiko momentu yra baigtinė sutrikusi sritis, kurioje dujos juda į šulinį;

dujų judėjimas sutrikusios zonos viduje yra nejudantis;

sutrikusios srities dydis nustatomas pagal medžiagų balanso lygtį.

Panagrinėkime uždavinio sprendimą (naudojant PSSS metodą) dėl dujų srauto į šulinį esant pastoviam debitui Q АТ; gręžinio spindulys r C.

Bet kuriuo laiko momentu trikdomoji sritis yra apskritimo spindulio R (t) sritis, kurioje slėgis pasiskirsto pagal stacionarumo dėsnį (6.26).

Už sutrikusio regiono ribų slėgis yra lygus pradinei (nepažeidžiama būsena):

P = P K, r> R (t). (8.16)

Sutrikusios zonos srauto išraišką galima parašyti pagal (6.28) formulę stacionariam filtravimui:

Atkreipkite dėmesį, kad mūsų uždavinyje (esant Q АТ = const) apatinės skylės slėgis Р С = Р С (t).

Tolimesnėms išvadoms mes pasirenkame iš (8.17) ryšį:

ir pakeiskite jį į (8.15) formulę. Mes gauname:

Norėdami rasti R (t), sudarysime medžiagų balanso lygtį.

Pradinė dujų atsarga (esant Р = Р К) formavimosi zonoje, kurios spindulys R (t)

Dabartinį dujų tiekimą išreiškiame per svertinį vidutinį slėgį:

kur nustatoma pagal pastovios būsenos filtravimo formulę (6.30).

Kadangi atranka vyksta esant pastoviam srautui Q АТ, paimtų dujų masė pagal laiką t yra lygus. Vadinasi

arba, atsižvelgdami į (8.19) ir (8.20), turime

Pakeičiant (8.22) išraiškas (8.21) ir (8.17) K AT, mes gauname

Laiko vertėms, kurioms mes turime

Žinant sutrikusios srities ribos judėjimo dėsnį formoje (8.23) arba (8.24), pagal formulę (8.18) galima rasti slėgį bet kuriame rezervuaro sutrikusios zonos taške ir šulinio apačioje. )

Formulės (8.25) ir (8.26) tinka ir begaliniam dariniui, ir baigtiniam atviram arba uždaram spinduliu dariniui. Pastaruoju atveju jie tinka tik pirmajai judėjimo fazei, kol įdubimo piltuvas pasieks rezervuaro ribą, t.y. dėl.

Slėgio pokytis antroje fazėje priklauso nuo dujų rezervuaro tipo. Jei jis uždarytas, slėgis ir toliau mažės visame rezervuare, įskaitant ribą.

Jeigu jis atidarytas (P = RK at r = RK), t.y. vandens slėgio režimas, tada antroje fazėje bus nustatytas stacionarus režimas su nuolatine depresija

(R K - R S), kur

Apytikslis dujų ištraukimo iš uždaros formacijos problemos sprendimas

Panagrinėkime dujų ištraukimo iš uždaro apskrito telkinio, kurio spindulys R K, problemą. Telkinio centre yra šulinys, kurio spindulys yra r C. Prieš darinį atidarant šuliniu, slėgis indelyje susidarė slėgis. visas indėlis buvo P K.

Panagrinėkime dvi užduotis:

pastovaus srauto dujų pasirinkimas (Q AT = const);

dujų ištraukimas išlaikant slėgį šulinyje (P C = const).

Pirmoje užduotyje mus domina slėgio kritimas ties rezervuaro riba ir šulinių apačioje.

Antroje užduotyje – slėgio kritimas ties riba ir debito kritimas Q (t).

Abi problemas sprendžiame PSSS metodu, t.y. naudojant stacionarios dujų filtravimo dėsnius ir dujų telkinių išeikvojimo lygtį. Ši lygtis – medžiagų balanso lygtis – tai, kad per tam tikrą laikotarpį iš rezervuaro išgaunamas dujų kiekis yra lygus dujų atsargų rezervuare sumažėjimui. Kadangi rezervuaras uždarytas, atsargos yra ribotos ir nepildomos iš išorės.

Išveskime šią lygtį.

Jei idealių dujų tankis atitinka vidutinį slėgį rezervuare; V pora - darinio porų erdvės tūris, imamas pastovus; tada formoje bus rašomas dujų atsargų sumažėjimas be galo trumpam laikotarpiui

Paimtų dujų masė per tą patį laikotarpį bus lygi

Prilyginę (8.28) ir (8.29), gauname dujų rezervuaro išeikvojimo diferencialinę lygtį

Anksčiau buvo parodyta, kad plokščiojo radialinio dujų filtravimo metu vidutinis svertinis slėgis mažai skiriasi nuo kontūro P K (mūsų atveju P K yra slėgis uždaro darinio riboje). Todėl galime priimti ir (8.30) pakeisti į:

Dabar apsvarstykite pirmąjį atvejį: Q AT = const.

Integruojame šią lygtį, atsižvelgdami į tai, kad esant t = 0 Р = Р Н; mes gauname

tai slėgis ties rezervuaro riba laikui bėgant kinta tiesiškai (54 pav.).

Norėdami nustatyti slėgio pokyčio dugne laikui bėgant dėsnį, užrašome šulinio srauto greičio formulę

ir iš jo išreikšti dugno slėgį

Iš čia, atsižvelgdami į Р К išraišką (8.33), randame

Р С (t) kitimo grafikas pagal (8.36) parodytas 54 pav.

Ryžiai. 54 pav. 55

Panagrinėkime antrąjį atvejį: Р С = const.

Norėdami nustatyti Р К priklausomybę nuo t, gamybos greičio išraišką (8.34) pakeičiame lygtimi (8.31) ir padalijame kintamuosius.

Pažymėkite ir integruodami nuo 0 iki t ir nuo P H iki P K, gauname

Nustačius skirtingas slėgio Р К reikšmes ties rezervuaro riba, pradedant nuo Р Н ir mažiau, galima rasti atitinkamas rezervuaro išsivystymo laiko vertes. Pakeitus nurodytas Р К reikšmes į formulę (8.34), mes nustatome gamybos tempus tais pačiais laiko taškais t. Grafikai Р К (t) ir Q AT (t) šiam atvejui pateikti 55 pav.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

5.Praktinis gautų rezultatų panaudojimas

Dujų rezervuaro medžiagų balansas atspindi masės tvermės dėsnį, taikomą dujų (dujų kondensato, dujų hidrato) rezervuarui. Kuriant lauką dujų sąlygomis, dujų rezervuaro medžiagų balansas rašomas tokia forma:

M n = M ost (t) + M ext (t), kur

M n - pradinė dujų masė rezervuare;
М poilsis (t) – dujų, likusių rezervuare iki laiko t, masė;
M add (t) yra dujų, pagamintų iš rezervuaro iki laiko t, masė.
Dujų rezervuaro medžiagų balanso lygtis grindžiama pradinių dujų atsargų nustatymo iš rezervuaro slėgio kritimo metodu (naudojami faktiniai lauko plėtros tam tikro laikotarpio duomenys), taip pat naudojama dujų rodikliams nustatyti. rezervuaro plėtra dujų režimu. Vandens varomo režimo atveju, sudarant dujų rezervuaro medžiagų balansą, atsižvelgiama į M obv (t) - dujų masę, likusią rezervuaro laistymo zonoje iki laiko t, t.y.

M n = M obv (t) + M ost (t) + M ext (t).

Lygtis naudojama nuspėjamiesiems skaičiavimams, taip pat naudojama vandens baseino rezervuaro savybėms išsiaiškinti.
Dujų rezervuaro medžiagų balanse atsižvelgiama į produktyvaus rezervuaro deformaciją (poringumo koeficiento, taigi ir dujų prisotinimo koeficiento, pasikeitimą) sumažėjus rezervuaro slėgiui. Dujų kondensato ir dujų hidrato nuosėdų atveju taip pat atsižvelgiama į dujomis prisotinto rezervuaro tūrio pokytį (dujų-kondensato nuosėdose, sumažėjus rezervuaro slėgiui, kondensatas iškrenta iš dujų, sukelia tūrio sumažėjimas, dujų hidratų nuosėdos, slėgio sumažėjimas sukelia hidratų skilimą ir, atitinkamai, dujų prisotinto tūrio padidėjimą). Dujų hidrato rezervuaro atveju dujų rezervuaro medžiagų balansas registruojamas atsižvelgiant į šilumos balansą (dėl temperatūros sumažėjimo, lydinčio hidrato skilimo procesą), šilumos balansas taip pat apima šilumos srautą iš jos perdavimo per viršų. ir rezervuaro dugne.
Dujų rezervuaro medžiagų balanso lygties variantai leidžia atlikti dujų hidrodinaminius skaičiavimus, atsižvelgiant į atitinkamus geologinius ir gamybos veiksnius (pavyzdžiui, atsižvelgiant į dujų srautus, skaičiavimai atliekami daugiasluoksnių laukų atžvilgiu).

Šiame kursiniame darbe nagrinėjau dujų filtravimo medžiagų balanso lygties taikymą dujų atsargų skaičiavimo rezervuaro slėgio kritimo metodu (dujų ir vandens slėgio režimams), taip pat dujų filtravimo problemų sprendimo būdus. naudojant medžiagų balanso lygtį (atitinkamai stacionarių būsenų nuoseklaus kaitos ir apytikslis dujų ištraukimo iš uždaro darinio problemos sprendimas).

Medžiagų balanso lygtis yra teorinis pagrindas skaičiuojant dujų atsargas rezervuaro slėgio kritimo metodu. Šis metodas leidžia įvertinti esamas išgaunamas dujų atsargas jo taikymo metu plėtojamoje zonoje ir, visų pirma, iš labai pralaidžių tarpsluoksnių. Netiesiogiai atsižvelgiama į mažo pralaidumo tarpsluoksnių įtraukimą kuriant šį metodą. Todėl pagal rezervuaro slėgio kritimo metodą rezervai nustatomi tada, kai nežinoma, iš kokių tarpsluoksnių yra šios atsargos, su kokiais filtravimo ir talpos parametrais ir kada šie tarpsluoksniai buvo įtraukti ar bus įtraukti į plėtrą. Rezervuaro slėgio kritimo metodu nustatomos atsargos paprastai priklauso nuo: nusausintos zonos geometrijos (dydžio); tarpsluoksnių filtravimo ir talpos parametrai; anizotropijos parametras; vandeningojo sluoksnio tamprumo jėgų atsargos; dugno ar kontūro vandenų įsiskverbimo į dujų rezervuarą laipsnis; dujų ištraukimo iš lauko greitis; šulinių vieta ir skaičius ir kt.

Dujų atsargų nustatymo tikslumas šiuo metodu priklauso nuo rezervuaro režimo. Beveik idealų tikslumą nustatant dujų atsargas šiuo metodu galima garantuoti visapusiškai dalyvaujant kuriant rezervuarą, kuris turi dujų režimą ir yra vienodas pagal rezervuaro ir filtravimo parametrus. Paprastai dujų ir dujų kondensato laukuose yra du režimai: dujų ir vandens slėgis. Santykinai intensyvios vandens invazijos į dujų rezervuarą sąlygomis dujų atsargų nustatymo tikslumas mažėja, nes trūksta informacijos apie į dujų rezervuarą įsiveržusio vandens kiekį ir dujų slėgio pokyčius rezervuaro dujų dalyje. Į dujų rezervuarą patekusio vandens kiekis priklauso nuo slėgių skirtumo rezervuaro dujinėse ir vandeningosiose dalyse, rezervuaro parametrų ir vandeningojo sluoksnio tampriųjų atsargų. Pradiniame kūrimo etape slėgio skirtumas nėra didelis, o rezervuaro slėgio kritimo greitis dujų skyriuje yra artimas dujų režimo greičiui.

Apskaičiuojant dujų atsargas rezervuaro slėgio kritimo metodu, vidutiniškai skaičiuojamas tik vienas parametras - rezervuaro slėgis plote ir esant dideliam rezervuaro storiui - ir per storį. Dujų atsargas šiuo metodu labai stipriai įtakoja vandens patekimas į rezervuarą (ne pradinėje plėtros stadijoje), dujų srautai ir naujų gręžinių ar gręžinių grupės įvedimas į plėtrą jau plėtojamoje teritorijoje.

Rezervuaro slėgio kritimo metodas vienodai taikomas atskiriems šuliniams, trinkelėmis, kompleksiniams dujų apdorojimo įrenginiams, tačiau vienu metu matuojant slėgį ir ištraukiant dujas visuose šuliniuose, trinkelėse ir dujų valymo įrenginiuose, po to sumuojant gautas specifines dujų atsargas rezervuarui. .

7. Naudotos literatūros sąrašas

1. Basniev K.S., Vlasov A.M., Kochina I.N., Maksimov V.M. Požeminė hidromechanika: vadovėlis universitetams. - M., Nedra, 1986 m.

2. Zakirovas S.N. Dujų, dujų kondensato ir naftos bei dujų kondensato telkinių plėtra, M .: "Struna", - 1998 m.

3. Charny I. A. Požeminės hidraulikos pagrindai, M., Gostoptekhizdat, 1956 m.

4. Širkovskis A.I. Dujų ir dujų kondensato telkinių kūrimas ir eksploatavimas. - M .: Nedra, 1987 m.

5. Pykhačiovas G.B., Isajevas R.G. Požeminė hidraulika. M., Nedra, 1973 m.

6. Evdokimova V.A., Kochina I.N. Požeminės hidraulikos problemų rinkimas. - M., Nedra, 1979 m.

Federalinė švietimo agentūra

RUSIJOS FEDERACIJOS ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJA

VALSTYBINĖ UGDYMO ĮSTAIGA

AUKŠTESIS PROFESINIS IŠSIlavinimas

UFIMSK VALSTYBINĖS NAFTOS FILIA

TECHNIKOS UNIVERSITETAS SPALIO MĖN

RRNGM departamentas

Kursinis darbas

apie discipliną: „Požeminė hidromechanika“

tema: „Dujų filtravimo problemų sprendimo metodai naudojant medžiagų balanso lygtį“

Pasirinkimo numeris 70

	A.A. Prokofjevas
	L.V. Petrova

Capsėdimas

1. Įvadas 3

2. Kursinio darbo tikslas ir uždaviniai 4

3. Trumpa teorija kursinio darbo tema 5

3.1 Medžiagų balanso lygtis rezervuaro dujų režime 5

3.2 Medžiagų balanso lygtis vandens varomo telkinio režimu 7

3.3. Individualių veiksnių, susijusių su indėlių balansu, įvertinimas 8

4 Skaitinių skaičiavimų ir grafinių sprendimų pavyzdžiai 12

4.1 Dujų įtekėjimo į šulinį problemos sprendimas nuoseklaus stacionarių būsenų kaitos metodu 12

Apytikslis dujų ištraukimo iš uždaro rezervuaro problemos sprendimas 14

sprendimus užduotys operatyvinį valdymą lemia natūralūs grupių apyvartos rodikliai medžiaga išteklių apie...

1. Vario sulfato gamybos tyrimas ir analizė

   Diplominis darbas >> Chemija

   ... dujų ar kitų per tai reikalingų degalų metodas ... filtravimas nehomogeninių terpių atskyrimo principas at padėti ... sprendimas negali būti naudojamas tiekiamam vandeniui nusausinti užduotys... parametrų reikšmės. Lygtis medžiaga pusiausvyrąύ0iρ0i ...

2. Uolienų rezervuaro savybės (1)

   Praktinis darbas >> Geografija

   Kada filtravimas dujųši sąlyga ... už sprendimus daugelis užduotys... - ... remiantis lygtys medžiaga pusiausvyrą parašyti ... ir L yra vertinami ir patikslinami metodas nuoseklūs bandymai ir aproksimacijos. Apsvarstykite ... chemiškai su padėti pridedant sodos...

3. Technologinis didelio smūgio polistirolo gamybos procesas

   Diplominis darbas >> Pramonė, gamyba

   ... užduotys poliformaldehido (homopolimero) gamyba yra tam tikros kokybės galutinis produktas su minimaliu kiekiu medžiaga... kiekiai. SU padėti kintamasis j pažymėtas ...). Šito klaida metodas filtravimas nustatomas pakeitimu...

Dujų ir dujų kondensato telkinių projektavimo ir plėtros teorinių pagrindų kūrimą galima suskirstyti į 4 etapus.

Perašetapas(ikirevoliuciniais metais ir pirmaisiais sovietų valdžios metais) gręžiniai buvo išgręžti atsitiktinai aptiktuose dujų telkiniuose, esančiuose šalia dujų vartotojo. Vėlesnių gręžinių gręžimas buvo atliktas šalia ankstesnių, be išankstinės žvalgybos, tiek, kiek reikia vartotojui tiekti reikiamą dujų kiekį. (Melnikovskoye, Melitonolskoye telkiniai Stavropolio teritorijoje ir Dagestano gaisrų telkiniai).

II etapas pakeitė rankdarbių kūrimo metodus. Šiame etape buvo naudojami grynai empiriniai dujų telkinių plėtros metodai, mechaniškai išplečiant naftos telkinių kūrimo praktiką į juos, taip pat dujų telkinių kūrimo JAV metodai.

III etapas pasižymi moksliškai pagrįstų dujų telkinių eksploatavimo metodų sukūrimu ir įgyvendinimu. Šis darbas buvo atliktas Maskvos naftos institute. N.M. Gubkinas.

Remiantis gautais rezultatais ir tolimesniais teoriniais tyrimais, buvo atlikti ir ateityje įgyvendinti pirmieji moksliškai pagrįsti Kuibyševgazo tresto dujų telkinių plėtros projektai kitose srityse (Šebelinskio, Severo-Stavropolio, Gazlinskio ir kt.). .)

Dujų telkinio plėtros teorijos kūrimo trečiojo etapo tiriamųjų darbų rezultatas buvo reikšmingas. Sukurti dujų dinaminiai metodai, skirti apskaičiuoti reikiamo dujų gręžinių skaičiaus, rezervuaro, dugno duobės ir šulinio galvutės slėgių laiko pokytį, apytikslis kontūro ar dugno vandenų pažangos skaičiavimo metodai lauko plėtros metu vandens varomu režimu.

Vietoj anksčiau vyravusio pastovaus procentinio pasirinkimo režimo:

kur:% – pastovus pasirinkimo procentas,

q WG- dujų gręžinio darbinis debitas,

q SLE- besiveržiančio dujų gręžinio srautas.

laikytas vieninteliu racionaliu technologiniu dujinių gręžinių eksploatavimo režimu, buvo pagrįsti ir į projektavimo praktiką įdiegti nauji technologiniai režimai. Tai apima pastovaus didžiausio leistino slėgio gradiento gręžinio dugne palaikymo režimus arba nuolatinį įdubimą esant nepakankamam rezervuaro stabilumui, ribinio bevandenio dujų gręžinių debito režimą esant dugno vandeniui.

Dujų filtravimo iki netobulų šulinių tyrimai Darcy dėsnio pažeidimo sąlygomis paskatino sukurti ir plačiai įgyvendinti naują metodą, skirtą apdoroti ir interpretuoti dujų gręžinių tyrimų rezultatus. Atsirado gręžinių su nestabiliais dujų filtravimo režimais tyrimo metodai.

Įgyvendinus daugybę dujų telkinių plėtros projektų, sukaupta nemaža patirtis kompleksiškai taikant geologijos, geofizikos, požeminės dujų hidrodinamikos ir pramonės ekonomikos metodus.

Remiantis geologiniais ir geofiziniais tyrimais, nustatoma dujų telkinio geologinė struktūra, sudaroma rezervuaro vandens slėgio sistemos idėja, galimas dujų telkinio būdas. Pagal gręžinių tyrimų duomenis nustatomi rezervuaro parametrai.

Atlikus dujų hidrodinaminius skaičiavimus, nustatomas reikiamo gręžinių skaičiaus laiko pokytis dujų gavybos planui įvykdyti. Remiantis įvairių plėtros variantų techninių ir ekonominių rodiklių analize, parenkamas geriausias.

60-ųjų pradžioje gamtinių dujų telkinių projektavimo ir plėtros teorija pateko į IV kūrimo etapą. Šio etapo ypatybė yra visapusiškas pritaikymas praktikoje projektuojant, analizuojant ir nustatant dujų ir dujų kondensato telkinių plėtros perspektyvas, geologijos metodus, geofiziką, įskaitant branduolinę geofiziką, požeminę dujų hidrodinamiką, dujų gamybos technologijas ir technologijas. yra noras išnaudoti šiuolaikinių sparčiųjų elektroninių skaičiavimų ir analoginių mašinų galimybes. Kartu pagrindinis uždavinys – kompiuterio pagalba surasti tokį dujų (dujų kondensato) lauko kūrimo ir lauko sutvarkymo variantą, kuris išsiskirtų optimaliais techniniais ir ekonominiais rodikliais.

Kristalizacija, kai dalis tirpiklio pašalinama išgarinant drėgmę (izohidrė)... Įveskime žymėjimą: tper, tkr, tm- pradinio persotinto tirpalo, kristalų ir pradinio (tarpkristalinio) tirpalo masė, kg (kg/s); vper, vm - sausųjų medžiagų masės dalis persotintame ir motininiame tirpale ...

Degimo procesų medžiagų ir šilumos balansai

Degimas, kaip ir bet kuris cheminis procesas, paklūsta pagrindiniams gamtos dėsniams (pavyzdžiui, medžiagos ir energijos tvermės dėsniui), kas leidžia teoriškai įvertinti medžiagų ir medžiagų degimui reikalingą oksidatoriaus kiekį; degimo produktų sudėtis ir tūris; išleidžiamos šilumos kiekis; temperatūra...
(DEGIMO IR SPROGIMO TEORIJA)

Medžiagų balansas.

Pagal masės tvermės dėsnį įeinančių medžiagų kiekis ^ GH turi būti lygus GK medžiagų kiekiui, gautam užbaigus procesą, t.y. neatsižvelgiant į nuostolius: Tačiau praktiškomis sąlygomis medžiagų (? Gn) nuostoliai yra neišvengiami, todėl Medžiagų balansas sudaromas tiek atskiram procesui, tiek ...
(CHEMINĖS TECHNOLOGIJOS PROCESAI IR APARATAI)

Medžiagų balansas.

Bendras išgaravusios drėgmės kiekis nustatomas pagal (6.8) lygtį. Remiantis (6.7) lygtimi, galima apskaičiuoti tirpalų koncentraciją tarp kūnų. Pavyzdžiui, dviejų korpusų garintuve koncentracija po pirmojo apvalkalo nustatoma pagal lygtį, kur Wi- išgaravusios drėgmės sunaudojimas...
(MAISTO PROCESAI IR APARATAI)

Šilumos perdavimas uždaroje sistemoje. Šilumos balanso lygtis

Jei kelių kūnų sistema yra izoliuota ir sudaromos sąlygos jų šilumos mainams tarpusavyje, tada susidaro šiluminė pusiausvyra. Dėl šilumos mainų kūnų temperatūra bus vienoda. Šis faktas yra eksperimentinis ir pastebimas visais šilumos perdavimo atvejais (kartais jis laikomas nuliu ...
(MOLEKULINĖ FIZIKA IR TERMODINAMIKA)

Šilumos balansas suvirinant

Pagrindinė šilumos energijos dalis taškinio, projekcinio ir siūlinio suvirinimo metu susidaro veikiant tūriniam paskirstytam šaltiniui. Mažų šaltinių vaidmuo bendrame šilumos balanse laikomas nereikšmingu. Jų dalis neviršija apie 10% visos generuojamos energijos srityje tarp elektrodų, ...
(STATYBINIŲ MEDŽIAGŲ TECHNOLOGIJA: KONTAKTINIO SUVIRINIMO TEORIJA IR TECHNOLOGIJA)

(ELEKTROS IR ELEKTRONINIAI APARATAI)