1.3 Порядок проведення розрахунків

Розрахунки проводимо за наступною послідовністю:

• визначаємо середньокритичні тиск і температуру:

, [МПа]; (1.1)

, [К]. (1.2)

де - відносна густина газу.

Середньокритична температура- це температура, при якій рідка і парова фази знаходяться в рівновазі, або це температура, при якій середня кінетична енергія руху молекул рівна потенціальній енергії їх взаємодії. Середньокритичний тиск - це тискгазу при середньокритичнй температурі.

Відносна густина газу - це відношення густини газу до густини повітря при однакових умовах.

• для працюючої свердловини визначаємо середню температуру по стовбуру свердловини:

. (1.3)

- визначаємо приведені тиск і температуру:

; (1.4)

. (1.5)

.

де Т_пл, Т_сер, Т_у - пластова, середня та гирлова температура в градусах Кельвіна.

• обчислюємо коефіцієнт стисливості газу при різних значеннях температури і тиску :

. (1.6)

• будуємо графічну залежність ;

• визначаємо критичну густину газу:

. (1.7)

• визначаємо молекулярну масу газу:

. (1.8)

• визначаємо комплексний параметр :

. (1.9)

• в залежності від тиску та температури визначаємо приведену густину газу

. (1.10)

• визначаємо коефіцієнт динамічної в’язкості газу при атмосферному тиску і температурах :

. (1.11)

• визначаємо коефіцієнт динамічної в’язкості газу при тисках Р_і і температурах Т_j в залежності від приведеної густини газу:

; (1.12)

, ; (1.13)

,

. (1.14)

Рекомендується визначати значення коефіцієнту динамічної в'язкості газу програмуванням з допомогою функції AddLine.

1.4 Варіанти завдань для виконання лабораторної роботи:

Відносна густина газу =0.67;

Пластова температура t_пл= 32+k, ^оС;

Гирлова температура t_г= 7+k, ^оС;

Пластовий тиск Р_{пл і}=20+k+і, МПа;

k – номер варіанта;

і = 0..100.

1.5 Контрольні запитання:

1. Що таке природний газ? Які його основні фізичні властивості?

2. Дайте визначення коефіцієнта стисливості газу?

3. Які методи визначення коефіцієнту стисливості Ви знаєте?

4. Що собою являє відносна густина газу?

5. Що таке в'язкість?

6. Яка різниця між динамічною і кінематичною в'язкістю?

7. Які є способи визначення коефіцієнта динамічної в'язкості?

Лабораторна робота №2 визначення коефіцієнта гідравлічного опору при русі газу в свердловині

2.1 Мета роботи

Ознайомитись з процесом руху газу по насосно-компресорних трубах в свердловині та навчитись математично моделювати даний процес. Визначити фактори, від яких залежать втрати тиску в стовбурі свердловини.

2.2 Теоретичні відомості

При русі газу від вибою до гирла свердловини мають місце втрати енергії газу на тертя, зокрема до стінок насосно-компресорних труб (НКТ).

Гідравлічний опір (гідродинамічний опір) — сили тертя, які виникають в рідині чи газі при її русі й спричиняють втрати напору (тиску) або опір руху тіла з боку оточуючої його рідини.

Коефіцієнт гідравлічного опору залежить від режиму руху газу і характеру поверхні стінок труб. При швидкостях руху газу, що трапляються на практиці, коефіцієнт зале­жить в основному від числа Рейнольдса Re і відносної шорсткості труб .

Рух рідини чи газу може мати ламінарний або турбулентний характер. У першому випадку частки у формі окремих струменів, які не змішуються, дотримуються обрисів каналу або стінки і профіль швидкостей на достатньому віддаленні від початку труби має вигляд правильної параболи. Подібний розподіл сталих швидкостей обумовлюється наявністю сил внутрішнього тертя (в'язкості) між частками рідини чи газу.

Турбулентний режим руху характеризується мінливістю швидкості руху часток в розглянутій точці простору. Через безперервне перемішування не можна виділити окремі струмені, і такий рух тільки умовно можна назвати стаціонарним, вважаючи для кожної частки рідини характерними не миттєві, а усереднені за деякий проміжок часу значення швидкості. У цьому разі профіль швидкостей за перерізом труби буде мати вигляд усіченої параболи і максимальна швидкість спостерігатиметься в рухомих по осі труби часток рідини і буде всього в 1,2 ‑ 1,3 рази більше середньої швидкості. Характерно, що не всі частки рідини при турбулентному режимі мають невпорядкований рух.

Поблизу стінок, що обмежують потоки, внаслідок в'язкості рідини пульсації швидкості зменшуються і біля самої стінки зберігається тонкий прикордонний шар, який рухається ламінарно.

При ламінарному режимі руху коефіцієнт гідравлічного опору практично не залежить від шорсткості труб.

При великих витратах газу настає так звана турбулентна автомодельність, коли не за­лежить від числа Рейнольдса Re.