Динамика температурного поля вокруг цилиндрического тела после взрыва
Рассмотрение задачи о взрыве в полости цилиндрической формы, окруженной пористой средой. Получение математической модели для описания процессов, происходящих после взрыва, внутри и вокруг скважины. Очистка призабойной зоны с помощью энергии взрыва.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.02.2018 |
| Размер файла | 34,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Динамика температурного поля вокруг цилиндрического тела после взрыва
Хусаинов Исмагильян Гарифьянович
Рассматривается задача о взрыве в полости цилиндрической формы (скважине), окруженной пористой средой. Получена математическая модель для описания процессов, происходящих после взрыва, внутри и вокруг скважины.
При эксплуатации газонефтяных скважин в течение долгого времени происходит засорение зоны вокруг скважины. Это может быть оседание твердых фаз на стенках пор, например, асфальтово-смолистых веществ, парафина и т.п. В результате этого уменьшается пористость этой зоны и, как следствие, снижается дебит скважины. Возникает задача очистки призабойной зоны. Имеются много способов очистки. В данной работе рассматривается способ очистки призабойной зоны с помощью использования энергии взрыва. Продукты взрыва имеют достаточно высокую температуру. После взрыва внутри скважины возникает избыточное давление, в результате которого высокотемпературные продукты взрыва проникают глубоко в пористую среду, что приводит к плавлению осевших на стенках пор тяжелых углеводородных элементов. Таким образом, происходит очистка пористой породы от твердых отложений [2, 5].
Пусть в исходном состоянии (t < 0) давление газа в пористой породе вокруг скважины постоянно и равно некоторому значению p0, а сама скважина заполнена взрывчатым веществом. В начальный момент времени t=0 происходит взрыв и скважина заполняется продуктами взрыва, давление внутри скважины моментально увеличивается до значения pe $. В результате этого будет происходить фильтрация продуктов взрыва в пористую породу, а давление в скважине постепенно снижаться до значения p0. Увеличение температуры в пористой среде вокруг скважины, в основном, происходит за счет фильтрации горячего газа. взрыв скважина призабойный
Прежде чем записать дифференциальные уравнения, описывающие исследуемый процесс, примем следующие допущения: скелет пористой среды несжимаемый; коэффициент вязкости и плотность газа вокруг скважины не зависят от давления и температуры.
Запишем уравнение сохранения массы газа в скважине:
(1)
где х - скорость фильтрации жидкости через стенку скважины, с - плотность газа, a - радиус скважины.
Распределение давления в пористой проницаемой породе вокруг скважины опишем с помощью нелинейного уравнения пьезопроводности:
. (2)
Здесь p` - давление газа в пористой среде, m - коэффициент пористости, k - коэффициент проницаемости, мg - вязкость газа.
Фильтрацию газовой фазы определим используя закон Дарси
, (a < r < ?), (3)
где х` - распределение скорости фильтрации газа вокруг скважины.
Для определения температурного поля вокруг скважины используем уравнение теплопроводности [1, 4]
. (4)
Здесь T`, с*, c* - соответственно, температура, плотность, теплоёмкость насыщенной газом пористой среды, сg, cg - плотность и теплоёмкость газой фазы, r - координата, t - время.
Для системы "газ - пористая" среда величина объёмной теплоёмкости определяется по формуле
, (5)
где cg, сg - теплоёмкость и плотность газа; сs и cs - плотность и теплоёмкость пористой среды.
Для исследуемого процесса начальное и граничные условия для уравнения пьезопроводности могут быть записаны в виде:
p`=p`0 (t=0, r > a), (6)
p`=p`_{0} (t > 0, r > ?), (7)
p`=p(t), х=х ` (t > 0, r=a) (8)
Здесь p`0 - давление газа во всем пористом пласте вокруг скважины в начальный момент времени.
Начальное и граничные условия для уравнения теплопроводности имеют вид:
T`=T`_{0}, (t=0, r > a), (9)
T`=T`_{0}, (t > 0, r > ?), (10)
T`=T(t), (t > 0, r=a). (11)
Здесь T`0 - температура в пористой среде вокруг скважины в начальный момент времени.
Аналитическое решение нелинейного уравнения пьезопроводности (2) при условиях (7), (8) не найдено, поэтому в дальнейшем это уравнение будем использовать в линеаризованном приближении
(12)
Здесь ч - коэффициент пьезопроводности, значения показателя степени j = 1 и 2 соответствуют обычной линеаризации и линеаризации Лейбензона [3].
Для зависимости текущей плотности и давления в скважине примем уравнение состояния в виде
, (13)
где г - показатель политропы, pe - давление в скважине после взрыва, сe - плотность газа в скважине после взрыва.
Таким образом, получили систему уравнений (1)-(13), описывающая процессы изменения температуры T`(t) и давления p`(t) вокруг скважины, а также релаксацию давления внутри скважины p(t).
Получена математическая модель для описания процессов, происходящих после взрыва, внутри и вокруг скважины. Разработанная система уравнений решается численным методом.
Список литературы
1. Егер Д., Карслоу Г. Теплопроводность твердых тел. - М.: Наука, 1964. - 488 с.
2. Кочина И.Н., Басниев К.С., Максимов В.М. Подземная гидродинамика. - М.: Недра, 1993. - 416 с.
3. Лейбензон Л.. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. - М.: Гостехиздат, 1947. - 244с.
4. Сизиков В.С., Верлань А.Ф. Дифференциальные уравнения: Методы, алгоритмы, программы. Спр. Пособие. - Киев: Наукова Думка, 1986. - 253 с.
5. Хусаинов И.Г. Отражение акустических волн в цилиндрическом канале от перфорированного участка // Прикладная математика и механика. 2013. - Т. 77. - №3. - С. 441-451.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Современные представления о механизме действия взрыва заряда ВВ в твердой среде. Определение зоны возможного разрушения при проведении горных выработок с помощью моделирования методом электрогидродинамических аналогий и методики теоретических расчетов.
реферат [13,7 K], добавлен 15.01.2011Разработка скважин железистых кварцитов и кристаллического сланца методом взрыва. Расчет параметров расположения скважинных зарядов, выбор взрывчатого вещества; определение безопасных расстояний. Сейсмическое воздействие взрывов на здания и сооружения.
курсовая работа [168,6 K], добавлен 11.12.2012Характеристика геологического строения месторождения: магматические породы, метаморфизм, структурно-тектонические особенности. Вскрытие и подготовка месторождения. Внутришахтный транспорт и подъемные установки. Проектирование массового взрыва в руднике.
дипломная работа [129,2 K], добавлен 26.11.2010Анализ работы газовой скважины в пористой среде при установившемся режиме фильтрации газа. Исследование зависимости дебита газовой скважины от ее координат внутри сектора. Диагностика газовой скважины по результатам гидродинамических исследований.
курсовая работа [741,1 K], добавлен 15.04.2015Технология освоения скважин после интенсификации притока. Описание оборудования, необходимого для очистки призабойной зоны пласта кислотным составом. Последовательность проведения работ с применением электроцентробежных насосов. Расчет затрат и прибыли.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 27.04.2014Механизм снижения проницаемости и методы воздействия на породу в призабойной зоне пласта. Воздействие кислот на наиболее распространенные горные породы. Нагнетательные и эксплуатационные скважины. Технологии реагентной обработки призабойной зоны пласта.
курсовая работа [44,4 K], добавлен 17.12.2013Химические, механические, тепловые методы воздействия на призабойную зону скважин. Факторы, от которых зависит проницаемость и рост фильтрационной корки. Зоны кольматации пласта. Форма загрязнения вокруг вертикального и горизонтального ствола скважин.
презентация [2,3 M], добавлен 16.10.2013Определение требуемой крупности дробления. Выбор диаметра скважин. Определение параметров расположения скважин на уступе и параметров зарядов. Определение радиуса зоны, опасной по разлету кусков породы. Определение безопасных расстояний для блиндажа.
курсовая работа [66,2 K], добавлен 19.06.2011Выбор и обоснование способа бурения и основных параметров скважины. Предупреждение и ликвидация аварий в скважине. Извлечение обсадных труб и ликвидация скважины после выполнения задачи. Демонтаж буровой установки и перемещение на новую точку бурения.
курсовая работа [368,9 K], добавлен 12.02.2009Причины загрязнения призабойной зоны пласта. Исследование процесса кольматации при вскрытии нефтяных и газовых залежей. Проявление скин-эффекта при изменении проницаемости фильтрационных каналов вследствие их загрязнения и очистки твердыми частицами.
реферат [3,9 M], добавлен 11.05.2010Условия проводки скважины. Расчет нормативного количества долблений. Расчет нормативного времени на спуск свечей. Промывка скважины после спуска и перед подъемом инструмента. Смена и проверка электробуров. Сборка и разборка утяжеленных бурильных труб.
курсовая работа [56,4 K], добавлен 16.06.2014Расчет устойчивости горных пород в подземной выработке и давления на крепь. Основные способы возбуждения взрыва детонатора и выбор средств инициирования. Составление технологического паспорта осуществления горизонтальной проходки и буровзрывных работ.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.06.2011Извлечение нефти из пласта. Процесс разработки нефтяных и газовых месторождений. Изменение притока нефти и газа в скважину. Механические, химические и тепловые методы увеличения проницаемости пласта и призабойной зоны. Гидравлический разрыв пласта.
презентация [1,8 M], добавлен 28.10.2016Начальный этап добычи скальных пород: отделение от массива и дробление на куски определенных размеров. Развитие взрывных работ. Применение пороха в России в созидательных целях. Моделирование действия взрыва методами электрогидродинамических аналогий.
реферат [16,2 K], добавлен 23.03.2009Годовая производительность шахты. Вскрытие месторождения. Подготовка этажа. Применяемые системы разработки. Транспортировка руды и породы. Вентиляция шахты. Энергоснабжение, освещение и пневмохозяйство. Водоотлив. Выбор и обоснование системы разработки.
дипломная работа [208,8 K], добавлен 28.10.2008Описание средств инициирования зарядов в зависимости от способа возбуждения взрыва детонатора. Характеристика средств огневого и электрического инициирования зарядов. Предназначение детонирующего шнура, основные способы его соединения при монтаже сети.
лабораторная работа [547,6 K], добавлен 30.04.2014Выбор метода взрывных работ. Техническая характеристика бурового станка СБР 160А-24. Физико-химические и взрывчатые характеристики взрывчатых веществ. Определение параметров взрывных работ и выбор схемы взрывания. Вторичное дробление негабарита.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 14.11.2017Расчёт параметров конструктивных элементов системы разработки. Проектирование буровзрывных работ в очистном блоке. Определение объема массового взрыва (количество слоёв, вееров, заряд веера, общий заряд). Выбор средств механизации доставки руды.
курсовая работа [123,7 K], добавлен 23.09.2012Системный подход к обработкам призабойной зоны скважин, классификация методов искусственного воздействия на пласт. Составы для кислотных обработок и улучшения межфазных натяжений в призабойной зоне. Содержание термокислотной и глинокислотной обработки.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.05.2012Эффективность разработки месторождения, дебиты добывающих скважин, приемистость нагнетательных и доля пластовой энергии на подъем жидкости непосредственно в скважине. Гидравлический разрыв пласта, гидропескоструйная перфорация и торпедирование скважин.
презентация [1,8 M], добавлен 28.10.2016
