2. Огневой предохранитель. Устройство и принцип действия.

1-корпуса; 2-ячеестая насадка

Огневые предохранители устанавливают на резервуарах в ком­плекте с дыхательными и предохранительными клапанами и они предназначаются для предохранения газового пространства ре­зервуара от проникновения в него пламени через дыхательный или предохранительный клапан.

Принцип действия огневых предохранителей заключается в том, что пламя, попадая в огневой предохранитель, проходит через систему каналов малого сечения и дробится на отдельные мелкие потоки; поверхность соприкосновения пламени с предохра­нителем увеличивается, возрастает отдача теплоты стенкам ка­налов, и пламя затухает. Основной деталью огневых предохрани­телей является спиральная ленточная кассета цилиндрической формы, изготовленная из цветных металлов и помещенная в кор­пус предохранителя.

3. Расчеты процесса вытеснения нефти водой в системе скважин по схеме поршневого вытеснения. Метод фильтрационных сопротивлений Ю.П. Борисова. Интерференция скважин и влияние плотности сетки скважин на нефтеотдачу.

Данный метод называется методом Борисова и позволяет сложный фильтрационный поток в пласте при совместной работе нескольких батарей эксплуатационных и нагнетательных скважин разложить на простейшие потоки - к одиночно работающей скважине и к одиночно работающей батареи. Реализация данного метода достигается введением понятий внутреннего и внешнего фильтрационных сопротивлений, которые придают простейший физический смысл членам уравнений, используемых для подсчетов дебитов и значений потенциальных функций. Для выяснения этих понятий сравним формулы (4.35) или (4.36) с законом Ома I=U / R, где I - ток, U - разность потенциалов и R - сопротивление. Из сравнения видно, что фильтрационное сопротивление определяется величиной знаменателя правой части (4.35), который состоит из двух слагаемых. Если в (4.35) оставить только первое слагаемое, то оно будет выражать дебит в прямолинейно-параллельном потоке через площадь величиной nh на длине L . Т.о. первое слагаемое выражает фильтрационное сопротивление потоку от контура питания к участку прямолинейной бесконечной цепочки, занятому n скважинами, в предположении замены батареи галереей. Борисов назвал эту часть фильтрационного сопротивления - внешним фильтрационным сопротивлением

. 4.37

Оставим теперь в (4.35) только второе слагаемое. В этом случае получим аналог формулы Дюпюи для суммарного дебита n скважин при плоскорадиальном течении и в предположении, что каждая скважина окружена контуром питания длиной . Т.о. второе слагаемое выражает местное фильтрационное сопротивление, возникающее при подходе жидкости к скважинам. Появление этого сопротивления объясняется искривлением линий тока у скважин, и по Борисову оно получило название внутреннего

. 4.38

На внешнее и внутреннее фильтрационные сопротивления разделяется также полное фильтрационное сопротивление кольцевой батареи

. 4.39

Здесь  выражает фильтрационное сопротивление потоку от контура питания к кольцевой батареи радиуса а в предположении, что поток плоскорадиален и батарея заменена галереей. Внутреннее сопротивление ^/ - это сопротивление плоскорадиального потока от воображаемого контура окружности длиной 2а/n к скважине. Величина 2а/n - длина дуги сектора радиуса а, который содержит одну из скважин батареи.

Электрическая схема в случае одной батареи (рис.4.12) имеет вид (рис.4.13). На рис.4.12 затемнены области внутреннего сопротивления.

Рассмотрим случай притока к n эксплуатационным и нагнетательным батареям скважин и составим схему сопротивлений. Предположим, что скважины i-ой батареи имеют забойные потенциалы _сi (i=1,...,n), пласт имеет контурные потенциалы _к1 и _к2 (рис. 4.14). Пусть _к1 > _к2. Очевидно, поток от контура питания к первому ряду скважин будет частично перехватываться первой батареей и частично двигаться ко второй. Поток ко второй батарее будет частично перехватываться второй батареей, частично двигаться к третьей и т.д. Этому движению отвечает разветвленная схема фильтрационных сопротивлений (рис. 4.15).

Расчет ведется от контура с большим потенциалом к контуру с меньшим потенциалом, а сопротивления рассчитываются по зависимостям:

• прямолинейная батарея 4.40

• круговая батарея

4.41

где L_i - расстояние между батареями (для i=1 - L₁=L_к1 ); r_i - радиусы батарей (для i=1 - r₀=r_к ); k_i - число скважин в батареи.

Дальнейший расчет ведется, как для электрических разветвленных цепей, согласно законам Ома и Кирхгоффа:

1. - алгебраическая, сумма сходящихся, в узле дебитов равна нулю, если считать подходящие к узлу дебиты положительными и отходящие - отрицательными.

2. - алгебраическая сумма произведения дебитов на сопротивления (включая и внутреннее) равна алгебраической сумме потенциалов, действующих в замкнутом контуре. При этом и дебиты и потенциалы, совпадающие с произвольно выбранным направлением обхода контура, считаются положительными, а направленное навстречу обходу отрицательным.

Следует помнить, что для последовательных сопротивлений =_i , а для параллельных -

Если одна из границ непроницаема, то расход через неё равен нулю. В этом случае в соответствующем узле схемы фильтрационных сопротивлений задаётся не потенциал, а расход. На рис. 4.16 показана схема в случае непроницаемости второго контура. Вместо потенциала _к2, показанного на рис.4.15, здесь в узле задано условие G_i=0.

Приведенные формулы тем точнее, чем больше расстояние между батареями по сравнению с половиной расстояния между скважинами. Если расстояние между скважинами много больше расстояния между батареями, то расчет надо вести по общим формулам интерференции скважин или использовать другие виды схематизации течения, например, заменить две близко расположенные соседние батареи скважин с редкими расстояниями между скважинами (рис. 4.17а) эквивалентной одной батареей - с суммарным числом скважин и проведенной посредине (рис.4.17b).

Интерференция скважин.

Разработка нефтяных и газовых месторождений осуществляется множеством скважин, каждая из которых имеет потенциал на стенке скважины и на контуре питания. Суммарный дебит скважин должен обеспечить заданный темп и объем отбора нефти или газа из месторождения. При этом возникают гидродинамические задачи:

- определить давление на забое скважины при заданных дебитах;

- определить дебиты при заданных забойных давленях.

При решении гидродинамических задач необходимо учитывать, что при работе скважин наблюдается их взаимное влияние друг на друга (т. е. интерференция скважины), в результате которой средний дебит скважин при увеличении их числа падает, поэтому при вводе в эксплуатацию новых скважин суммарная добыча нефти на месторождении растет не прямо пропорционально числу скважин, а значительно медленнее как показано на графике (рис 1.)

Рассмотрим некоторую точку и расположим вокруг нее пять стоков. Задача состоит в том, чтобы вычислить распределение потенциала и направление скорости фильтрации в пласте от каждого стока при условии, что ввод стоков осуществляется от первого до пятого (т. е. по порядку).

Первый сток работает с интенсивностью q_1. Тогда значение потенциала Ф для первого стока определится следующим образом:

Ф₀₁(r₀₁) = (q₁/2π)·lnr₀₁ + C₁

Для второго стока: Ф₀₂(r₀₂) = (q₂/2π)·lnr₀₂ + C₂ и т.д. для др. стоков.

Суммарный потенциал в нулевой (рассматриваемой) центральной точке определится след. образом:

Ф(О) = (q₁/2π)·lnr₀₁ + C₁

где С_i – постоянная интегрирования потенциалов

Выводы:

- в результате интерференции скважин работающих в одинаковых условиях прирост суммарного дебита уменьшается;

- чем ближе скважины друг к другу в цепочке, тем сильнее сказывается эффект интерференции, сл-но суммарный дебит меньше;

- на суммарную добычу большое влияние оказывает расстояние до контура питания или цепочки нагнетательных скважин;

- при приближении нагнетательных скважин к добывающим эффект интерференции уменьшается, сл-но суммарный дебит увеличивается.