Жетілген ұңғымалар тобына қалыптасқан сұйықтардың құйылуы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
АТЫРАУ МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ УНИВЕРСИТЕТІ
Мұнай және газ факультеті
Мұнай-газ ісі кафедрасы

Жерасты гидромеханикасы пәнінен

Курстық жоба

Студент:
Мамандығы:
Топ:
Тақырыбы: Жетілген ұңғымалар тобына қалыптасқан сұйықтардың құйылуы

Жобаның(жұмыстың) берілгені

1. Кіріспе

2. Теориялық бөлім

3. Есептеу бөлімі

4. Пайдаланылған әдебиеттер

Тапсырма берілген мерзім: __________________ 20__ж.

Жобаның ғылыми жетекшісі:

Тапсырманы алған мерзімі: ___________________ 20__ж.

Жоспар

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
1.Теориялық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5
1.1Сүзілудің жалпы теориялық заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. .5
1.2. Дарси заңы және оның қолданылу шегі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.3. Жетілген ұңғымалардағы сұйықтар қозғалысы ... ... ... ... ... ... .. 11
1.4. Сұйықтардың қалыптасқан фильтрациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ..15
2. Есептеу бөлімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17
3.Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..1 8
4. Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..19

Кіріспе
Жерасты гидромеханикасы сұйықтықтардың,газдардың және олардың қоспаларының кеуекті және жарықшақты тау жыныстарында сүзгіленуі туралы ғылым болып табылады. Сүзгілеу ағымы, яғни кеуекті немесе жарықшақты ортадағы сұйықтықтың (газдың,газ бен сұйықтық қоспасының) ағымы жерасты гидромеханикасының обьектісі болып табылады. Жерасты гидромеханикасы мұнай және газ кенорындарын игеру және мұнайгазды алу технологиясы теориясының құрам бөлігі болып табылады. Жерасты гидромеханикасының заңдарын білу берілген қабат жағдайы үшін кенді игерудің ұтымды режимдері мен жүйелерін таңдауда қажет.
Кенді игерудің гидродинамикалық модельдеуі жерасты гидромеханика-сының тура есебін шешу шегінде алынған жәнесүзгілену үрдісін нақты жағдайда сипаттайтын математикалық теңдеулерді пайдалануға негізделген. Қабаттың сүзгілену сипаттамаларын анықтау мақсатымен игеру үрдісін бақылау және реттеу үшін қабаттардың және ұңғылардың гидродинамикалық зерттеулерін жүргізеді.Бұл зерттеулерді мәліметтерін өңдеуі жерасты гидромеханикасының кері есебін шешуге негізделген.
Жерасты гидромеханикасы басқа ғылымдарда да кеңінен қолданылады: гидрогеологияда, инженерлік геологияда, гидротехникада, т.б. Судың қаныққан грунттарда сүзгіленуін зерттеудің алғашқы тәжірибелерін француз ғалымы А.Дарси жүргізген. Ол 1856 ж. сүзгілену жылдамдығының қысым градиентінен тәуелділігін көрсететін эксперименталдық заңын тұжырымдаған. Осы жылдары басқа француз ғалымы Ж.Дюпюи монографиясын жариялаған. Онда грунт суларының сүзгілену теориясы келтірілген,құдықтар дебиттерінің формулалары шығарылған және сүзгілену есептері шешілген. Жерасты гидромеханикасының дамуына Ч.Слихтер және М.Маскет атты америкалық ғалымдар да айтарлықтай үлесін қосқан.
Сүзгілену теориясының ресей мектебінің негізін қалаушылар- профессор Н.Е.Жуковский және академик Н.Н.Павловский, ал Ресейлік мұнайгаз жерасты гидромеханикасының негізін қалаушысы - академик Л.С.Лейбензон. Сонымен қатар, мұнай, газ, су қабаттарындағы сұйықтар мен газдардың сүзгілену теориясына С.А.Христианович, Б.Б.Лапук, И.А.Чарный, В.Н.Щелкачев, т.б. зор үлесін қосқан.

1.Теориялық бөлім
1.1. Сүзілудің жалпы теориялық заңы
Кеуек арналары қималарының пішіні мен өлшемі кеңістікте кенет және ретсіз өзгереді. Бұл тұтқыр сұйықтық ағысының теңдеуін дәл шешуін қиындатады. Сондықтан, кеуекті кеңістіктің алғашқы теориялық зерттеулері идеаландырылған модельдердің көмегімен жүргізілген. Мұндай модельдері ретінде идеалды және жалған грунттар алынған.
Кеуектің арналары параллельді осьтері бар жіңішке цилиндр тәрізді түтіктерінің (капилляр) шоғыры болып табылатын кеуекті ортаның моделін идеалды грунт деп атайды.
Диаметрі бірдей шар тәрізді бөлшектерінен тұратын және нақты грунттың болашақ бейнесі болып табылатын кеуекті ортаның моделін жалған грунт (фиктивті) деп атайды.
Тұтқыр сұйықтық құбыр бойымен жылжығанда екпіннің гидравликалық жоғалымдары Пуазейльдің формуласымен анықталатыны мәлім:
∆h=32·μ·∆L·Vρ·g·D2 (1.1)
Мұндағы: ∆h - ұзындығы ∆L учаскесіндегі екпіннің үйкеліске кететін жоғалымдары;
μ - сұйықтықтың динамикалық тұтқырлығы;
ρ- сұйық тығыздығы;
D - құбырдың диаметрі.
Құбырдың көлденең қимасының ауданын F деп белгілейік:
F=PID24
(1.1) теңдеуін келесі түрде жазайық:

∆P=32·PI·μ·∆L·V4F=8·PI·μ·∆L·VF

ρg∆h=∆P болғандықтан (∆P - ол ∆L ұзындығындағы қысымның сарқырамасы), келесі теңдеу шығады:

∆P=8·PI·μ·∆L·VF

Осыдан жылдамдықты шығарайық:

V=F·∆P8·PI·μ·∆L (1.2)

Бұл құбыр немесе идеалды грунт үшін дұрыс формула болады.
Идеалды грунттан жалған грунтқа ауысу үшін,бір кеуекті арна қимасының F ауданын жалған грунт саңылауларының F ауданымен байланыстырып, кеуекті кеңістіктің пішінін есепке алу керек. Мұны кеуек арналарының қималарын геометриялап және шар тәрізді бөлшектерді орналастырудың тығыздығын (60°=θ=90°) кеуектілік арқылы көрсетіп жасауға болады. Нәтижесінде бірқатар зерттеушілер сұйықтықтың жалған грунтта сүзілу занының біртекті формулаларын алған:
Q=d2·f·∆P 96·σ·μ·∆L (1.3)
Мұндағы: F - кеуекті орта қимасының ауданы;d - бөлшектер диаметрі;
Кеуектілікке тәуелді 196σ өлшемсіз параметр Л.С.Лейбензонның ұсынысы бойынша Слихтер саны деп аталған. (1.3) формуласынан:
S∙l=196∙σ-Q∙μ∙∆ld2∙F∙∆P (1.4)
Жоғарыда айтылғанның есебімен QF=V есепке алып сүзілудің теориялық заңдарының қорытындыланған формуласын аламыз:
V=d32 ∙S∙l(m,σ)μ∙dPdl (1.5)
Мұндағы: σ- кеуекті кеңістіктің құрылымын сипаттайтын параметр.
Дифференциалды (векторлық) түрде (1.5) теңдеуін келесі түрде жазылады:
V=-d32∙S∙l(m,σ)μ∙dPdl (1.6)
Минус белгісі ағымның жылжуына қарай 1 осьтің оң бағытында қысым азаятынын көрсетеді (dl өседі,ал dp азаяды)
1.2. Дарси заңы
Дарси заңы - сүзілу жылдамдығының су тегеуріні бәсендеуіне пропорционалдығы заңы:
Q=KCF∆H∆L (1.7)
Мұндағы: Q - сұйықтықтың көлемдік шығыны;
F - құммен толтырылған құбырдың көлденең қимасының ауданы;
∆h=h1-h2
∆L - ұзындығындағы екпін жоғалымдары;
KC- кеуекті ортаның құрылымына және сүзгіш сұйықтықтың қасиеттеріне тәуелді болатын сүзілу коэффициенті.
Бұл заңды алғаш тәжірибе жүзінде құмды сүзгідегі су ағынын зерттеу барысында француз инженері А.Дарси (1856) ашқан. Сүзілу кезіндегі тегеурін шығынының жылдамдыққа тәуелділігі түзу сызықты болғандықтан, Дарси заңы сүзілудің түзу сызықты заңы деп те аталады. Дарси заңы ағынның ламинарлық режимі жағдайындағы кеуекті ортадағы сұйықтықтың сүзілу заңы. KC әдетте тек қана суға қатысты гидротехникалық есептеулерде қолданылады. Әртүрлі сұйықтықтардың сүзілуінің мәселелерін шешкенде KC әр түрлі мәндерін қолдануға тура келеді. Сонымен қатар, SL-ды анықтау әдістеріне байланысты сүзілу коэффициенті әр түрлі жолдармен есептеледі. Мұның барлығы ыңғайсыздықтарды туғызады, сондықтан мұнай мен газдың сүзілуін зерттегенде өткізгіштік коэффициентін қолданылады. Ол кеуекті ортаның және сұйықтықтың әсер етулерін бөлуге мүмкіндік береді.
Өткізгіштік - бұл қысым сарқырамасы болғанда кеуекті ортаның сұйықтықтар мен газдарды өткізу қасиеті. Өткізгіштік коэффициентін экспе-рименталды жолмен ішінде зерттелетін грунттың үлгісі бар арнайы аспап-пермеаметрдің көмегімен анықталады.
Өткізгіштіктің өлшем бірліктері: СИ жүйесінде - м2;мкм2;
СГС жүйесінде - Д (Дарси), мД. 1Д=1,02·10-12м2≈1мкм2.
Бірқатар жағдайларда сүзілу жылдамдығы мен қысым градиентінің арасындағы байланыстың сызықтылығы бұзылады. Дарси заңынан ауытқу жоғары және төмен сүзілу жылдамдықтарында кездеседі, төмен жағдайда-сұйықтықтың Ньютон емес тұтқыр-құрылымдық қасиеттерінен болады.
Сүзілу жылдамдықтарын өсіру кезінде Дарси заңын қолдану Рейнольдс санымен байланысты болады.Құбыр гидравликасында Рейнольдс санының шекті мәні Reш ламинарлық режимінен турбулентті режимге көшуін көрсетеді.Жерасты гидромеханикасында Reш Дарсидің сызықтық заңы бұзылатын шегін сипаттайды.
Рейнольдс санын анықтайтын формулаларды көптеген зерттеушілер шығарған:
Re=10.75m+0.23∙Vd3v; 7,5=Reкр=9 (Н.Н.Павловский);
Re = Vd3v; 1=Reкр=4 (Фэнчер, Льюис, Бернс);
Re = 10m2.3 ∙VKv; 1=Reкр=1,2 (В.Н. Щелкачев);
Re = 10m1.5v; 0,022=Reкр=0,29 (М.Д.Миллионщиков) т.б.

Егер осы формулалардың біреуі бойынша есептелген Рейнольдс санының мәні төменгі шекті мәнінен (Reш ) кіші болып шықса, онда Дарси заңы дұрыс болады, егер жоғарғы шекті мәнінен үлкен болса, онда Дарси заңы бұзылады.
Дарси заңы бұзылатын сүзілу жылдамдығы шекті сүзілу жылдамдығы ϑШ деп аталады.
Сызықтық емес сүзілу заңдарын екі түрдегі формулалар арқылы көрсетуге болады: дәрежелі тәуелділікпен бір мүшелік және екі мүшелік.
Бір мүшелік формула:
V=C (∆P∆L)1n

Дифференциалды түрде:
V=-C(∆P∆L)1n (1.8)
Мұндағы: С - эксперименталды анықталатын const;
n- сүзілу коэффициенті,1=n=2.
а) n=1, V= -C (dpdl) - Дарсидің сызықтық заңы;
б) n=1, V= -C√dpdl - А.А.Краснопольский заңы.

Екі мүшелік формула (Форхгеймер формуласы):
∆P∆L=μk V+βp√kV2 (1.9)
Мұндағы: β-кеуекті ортаның эксперименталды анықталатын қосымша констанстасы.
Екі мүшелі сүзілу заңы (1.6) ең негізделген болып табылады және мұнайгаз кенорындарын игеру тәжірибесінде кездесетін Рейнолдьс санының барлық мәндерінде орындалады. Бұл формуланың оң жағындағы бірінші қосылғыш сұйықтықтың тұтқырлығынан болатын қысым жоғалымын есепке алады,екіншісі-кеуек арналарының қисық сызықтылықпен байланыстағы сұйықтықтың жылжуына кедергінің инерциондық құрамы.

1.3. Жетілген ұңғымалардағы сұйықтар қозғалысы
Ұңғыма ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.