Визначення техніко-економічних показників блоку з ВВЄР-1000 при відпуску гострого пару на технологічні потреби нафтоздобуту
Характеристика ядерного реактора. Теплогідравлічний розрахунок установки. Шляхи збільшення нафтовіддачі за допомогою закачування пара і термічних методів. Техніко-економічні показники використання атомної теплоелектроцентралі. Аналіз умов праці метролога.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | дипломная работа |
Язык | украинский |
Дата добавления | 16.05.2016 |
Размер файла | 502,0 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/
Міністерство освіти та науки України
Одеський національний політехнічний університет
Інститут енергетики та комп'ютерно-інтегрованих систем управління
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА БАКАЛАВРА
по напрямом підготовки 6.050603 - "Атомна енергетика"
на тему: "Визначення техніко-економічних показників блоку з ВВЄР-1000 при відпуску гострого пару на технологічні потреби нафтоздобуту"
Виконавець: студент групи ТЯ-1106,
Дубовенко Михайло Іванович.
Керівник: д.т.н. доцент Кравченко Володимир Петрович.
Консультант з охорони праці: Москалюк А.Ю.
Зав. Кафедри АЕС: доктор техн. наук,
професор В.О. Дубковский
Одеса - 2015
Зміст
Реферат
Вступ
1. Теплогідравлічний розрахунок реактора ВВЕР-1000
1.1 Основні характеристики реактора
1.2 Теплогідравлічний розрахунок реактора ВВЕР-1000
1.2.1 Початкові дані
1.2.2 Визначення геометричних характеристик касети
1.2.3 Визначення габаритів активної зони
1.2.4 Визначення температури теплоносія, оболонки ТВЕЛа і пального з висотою активної зони
1.2.5 Визначення запасу щодо критичного теплового навантаження
1.2.6 Визначення гідравлічного опору активної зони
1.2.7 Визначення середньої температури пального і температури на поверхні блоку пального
2. Індивідуальна частина
2.1 Збільшення нафтовіддачі за допомогою термічних методів
2.2 Збільшення нафтовіддачі пластів за допомогою закачування пара
2.3 Проблеми, пов'язані із закачуванням пара
2.4 Техніко-економічні показники використання АТЕЦ для підвищення нафтовіддачі
3. Охорона праці
3.1 Виявлення й аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів на робочому місці метролога
3.2 Загальний стан охорони праці на підприємстві
3.3 Аналіз умов праці на робочому місці метролога
3.3.1 Повітря робочої зони та мікрокліматичні параметри
3.3.2 Аналіз шуму в робочій зоні
3.3.3 Освітлення
4. Розрахунок бальної інтегральної оцінки важкості праці на робочому місці метролога
Висновки
Список використаної літератури
Скорочення і умовні позначення
Реферат
Кваліфікаційна робота бакалавра, 71 с., 5 рис., 4 табл., 7 джерел.
В дипломній роботі проведено розрахунків техніко-економічних показників блоку з ВВЄР-1000 при відпуску гострого пару на технологічні потреби нафтоздобуту. Визначено економічність даної установки, і доцільність використання її в подальшому. Опрацьовано питання щодо охорони праці. Проведено теплогідравлічний розрахунок реактора ВВЕР-1000 на ЕОМ за допомогою програмного забезпечення Mathcad.
Нафтовіддача, атомна теплоелектроцентраль, витрати на будівництво та експлуатацію.
Квалификационная работа бакалавра, 71 с., 5 рис., 4 табл., 7 источников.
В дипломной работе проведены расчеты технико-экономических показателей блока с ВВЕР-1000 при отпуска острого пара на технологические нужды нафтоздобуту. Определены экономичность данной установки и целесообразность использования ее в дальнейшем. Проработаны вопросы охраны труда. Проведено теплогидравлический расчет реактора ВВЭР-1000 на ЭВМ с помощью программного обеспечения Mathcad.
Нефтеотдачи, атомная теплоэлектроцентраль, затраты на строительство и эксплуатацию.
Bachelor qualification work, 71 pp., 5 fig. 4 Table. 7 sources.
In this work the calculation of technical and economic parameters of the unit VVYER-1000 in acute couple on vacation technological needs naftozdobutu. Defined this installation cost and feasibility of using it in the future. Processed issue of safety. A hydraulic calculation reactor VVER-1000 on a computer with the software Mathcad.
Oil recovery, nuclear power plants, the cost of construction and operation.
Вступ
Ми живемо в епоху розвитку атомної енергетики, усе більш зростаючих масштабів використання радіоактивних речовин і джерел іонізуючих випромінювань в промисловості. Атомна енергетика вносить величезний вклад до науково-технічного прогресу, підвищення ефективності виробництва.
Атомна енергетика розвивається, вона грає революційну роль в науково-технічному прогресі. Ядерна енергетика стала великою галуззю народного господарства, без якої неможливо представити його наступний розвиток.
Доцільним є розвиток атомної енергетики в сторону нафто здобутку, тобто установлення АТЕЦ в місцях зародження нафти з метою підвищення середньої кінцевої нафтовіддачі.
Середня кінцева нафтовіддача родовищ в різних країнах і регіонах становить від 25 до 40 %. Тому підвищення ефективності використання нафтових родовищ є актуальним завданням світової науки.
Проведені в Україні дослідження показали, що використання термічних методів підвищує видобуток більш ніж у три рази, однак інші джерела дають більш скромну оцінку. Так в вказується, що застосування теплових методів дозволяє підвищити нефтеотдачу на 20-40 %. Сьогодні для цих цілей встановлюються парогенератори безпосередньо біля свердловин (США), або, наприклад, будується атомна електростанція для забезпечення теплоносієм видобутку високов'язких вуглеводнів (Канада).
Забезпечення теплоносія для технологічних цілей родовища є завданням звичайної теплоелектроцентралі, застосування якої економічно вигідніше роздільного виробництва тепла й електроенергії. В аналітичному огляді перспектив розвитку енергетики наголошується, що оскільки енергетика є основою економічного розвитку будь-якої держави, пріоритетні завдання інноваційного розвитку України полягають, зокрема у впровадженні нових технологій видобутку вуглеводневої сировини, розширенне використання атомної енергії. Тому вважається, що підготовка теплоносіїв для нафтового родовища повинна здійснюватися на атомній теплоелектроцентралі (АТЕЦ), яка до того ж буде виробляти достатню кількість електричної та теплової енергії для виробництва та комунально-побутового сектора.
У свою чергу будівництво АТЕЦ досить дорогий захід. До того ж важливим є питання про тривалість експлуатації. Ресурс роботи АЕС сьогодні становить 40-50 років. Тривалість експлуатації нафтових родовищ може навіть перевищувати цей термін. За підрахунками фахівців ПАТ "Укрнафта", виявлений сировинний потенціал родовищ, що розробляються ПАТ "Охтирканафтогаз" може забезпечити стабільну видобуток нафти близько 2 млн. тон щорічно протягом 50-60 років. Враховуючи, що перший етап видобутку здійснюється при фонтанування свердловин, пуск АТЕЦ може бути дещо зміщений у часі від початку експлуатації родовища. Саме на заключній стадії видобутку використання теплоносіїв дозволить підвищити нафтовіддачу.
Сьогоднішнє важке становище з електропостачанням м. Охтирки, що є нафтовою столицею України, ще раз підкреслює актуальність розглянутого пропозиції.
Метою роботи є попередня економічна оцінка використання АТЕЦ в нафтовидобутку.
1. Теплогідравлічний розрахунок реактора ВВЕР-1000
1.1 Основні характеристики реактора
Реактор ВВЕР-1000 являє собою реактор корпусного типу з водою під тиском. Реактор складається з наступних вузлів: корпус, шахта, вигородка, блок захисних труб, верхній блок, активна зона, канали виміру нейтронного потоку.
У середині корпусу на кільцевому виступі фланця закріплюється шахта, що є опорною конструкцією для активної зони реактора. Шахта призначена для установки ТВЗ й організації потоку теплоносія усередині реактора. Вигородка зменшує протічки води повз активну зону. Активна зона набирається з шестигранних касет, що містять конструктивно оформлену урано-водну решітку, зверху на активну зону встановлюється блок захисних труб. Кришка через блок захисних труб підтискує й дистанціонує голівки касет, запобігає їх вспливанню й вібрації. У трубах блоку захисних труб переміщуються регулюючі стрижні системи керування й захисту.
На фланець корпусу встановлюється верхній блок з приводами СУЗ. Ущільнення головного роз'єму забезпечується трубчастими прокладками, встановленими між фланцями корпусу й кришки.
Канали нейтронного виміру призначені для оперативного безперервного виміру густини потоку в активній зоні при роботі реактора в діапазоні потужності 10-20 % від номінальної. Регулювання реактора здійснюється переміщенням регулюючих стрижнів і зміною концентрації рідкого поглинача. Теплоносієм і сповільнювачем у реакторі є вода. Теплоносій надходить у реактор через 4 патрубки, проходить униз по кільцевому зазорі між корпусом і шахтою, потім через днище й піднімається нагору по касетах.
Нагрітий за рахунок тепла ядерної реакції теплоносій виходить із голівок касет у міжтрубний простір блоку захисних труб і через нього і шахту чотирма патрубками корпусу відводиться з реактору. Поділ вхідного й вихідного потоків теплоносія здійснюється за допомогою горизонтального кільця, закріпленого на корпусі.
При розробці активної зони враховані наступні вимоги:
при нормальній експлуатації протягом усього терміну служби не повинні перевищуватися межі ушкодження ТВЕЛ;
повинен бути реалізований негативний повний потужнісний коефіцієнт реактивності;
повинні бути передбачені міри, спрямовані на виключення можливості непередбачуваного розвитку ланцюгової реакції;
конструкція АЗ у сукупності із системою надійного підживлення, САОЗ, блокуваннями й т. п. повинна виключати можливість руйнування АЗ і розплавлювання палива у всіх проектних режимах.
Активна зона збирається установкою касет відповідно до картограми завантаження в шахту реактора.
Після установки касет у реактор установлюється блок захисних труб. При цьому циліндричні частини голівок касет входять в осередки БЗТ.
Для забезпечення надійної й безпечної експлуатації касет у проекті вжиті наступні заходи:
протягом усього терміну служби ТВЗ надійно затиснута в реакторі за рахунок розміщення в голівці 15 пружин;
ТВЕЛи в касеті мають можливість вільного радіаційного (на 35 мм) і температурного росту до 1200 оС.
Реакторна установка розрахована на можливість дворазового перевантаження палива в плині 1 року.
Результати розрахунків показують, що протягом всієї кампанії у всіх можливих режимах роботи на потужності забезпечується негативний потужнісний коефіцієнт реактивності.
Механічна система керування й захисту реактора складається з 61 приводу, кожний з яких здатний переміщати в межах АЗ пучок з 18 поглиначів.
Механічна система керування й захисту компенсує швидкі зміни реактивності.
Контроль стану активної зони реактора і її елементів містить у собі:
експлуатаційний контроль при роботі зони на потужності;
контроль за станом палива;
контроль стану внутрішньокорпусних устроїв;
Контроль всіх параметрів активної зони реактора централізований і виведений на блоковий щит керування (БЩУ) енергоблоку. Крім блокового передбачений резервний щит керування, що використовується при ушкодженні БЩУ.
Керування й захист реактора здійснюється впливом на реактивність реактора борним регулюванням.
Корпус реактора призначений для розміщення внутрікорпусних устроїв (ВКУ) і касет активної зони і являє собою вертикальну циліндричну посудину високого тиску.
Таблиця 3.3. Основні характеристики корпусу реактора
№ |
Характеристика |
Розмірність |
Величина |
|
Довжина |
мм |
10880 |
||
Діаметр зовнішній по фланцю |
мм |
4570 |
||
Діаметр по циліндричній частині |
мм |
4535 |
||
Максимальний розмір у плані по патрубках |
мм |
5280 |
||
Товщина циліндричної частини |
мм |
190 |
||
Товщина плакіруючого шару |
мм |
7 |
||
Вага корпусу |
т |
304 |
||
Матеріал корпусу |
15Х 2НМФА |
До внутрішньокорпусних устроїв серійного реактора ВВЭР-1000 відносяться:
· шахта;
· вигородка;
· блок захисних труб.
1.2 Теплогідравлічний розрахунок реактора ВВЕР-1000
1.2.1 Початкові дані
- теплова потужність Qt=3000 MBт;
- Температура входу теплоносія tвх=287 °С;
- Температура виходу теплоносія tвих=317 °С;
- Тиск на вході в реактор Рвх=16.2 МПа;
- Розмір касети під "ключ" h=23,4 см;
- Міжкасетний зазор d2=0,2 см;
- Число ТВЕЛ в касеті nтв=312 шт.;
- Число трубок для стрижнів регулювання nкл=18 шт.;
- Центральна трубка nц=1 шт.;
- Зовнішній діаметр ТВЕЛ dтв=0,91 см;
- Діаметр трубок для стрижнів регулювання dкл=1,26 см;
- Діаметр центральної трубки dц=1,03 см;
- Крок ТВЕЛ Sр=1,275 см;
- Товщина газового зазору =0,1 мм;
- Внутрішній діаметр оболонки dвн=0,78 см;
- Матеріал оболонки сплав цирконію з 1 % добавкою ніобію;
- Товщина оболонки мм;
- Пальне UO2;
- Твели розміщуються по вершинам рівностороннього трикутника;
- Зовнішній діаметр UO2 dн UO2=0,76 см;
- Відношення висоти до діаметра активної зони ш=1,106.
1.2.2 Визначення геометричних характеристик касети
Площа, займана однією касетою складе:
мм2;
Площа, займана однією касетою з урахуванням міжкасетного зазору складе:
мм2;
Площа, займана водою в касеті:
Площа води, що доводиться на 1 ТВЕЛ, складає:
Площа пального в твелі:
мм 2;
Площа, займана цирконієм в касеті:
мм 2;
Площа газового зазору в твелі:
.
1.2.3 Визначення габаритів активної зони
За параметрами входу і виходу води (Р і t) визначимо інші термодинамічні параметри (табл. 1.1).
Таблиця 1.1. Термодинамічні параметри води на вході і виході з активної зони
Позначення |
Розмірність |
Чисельні значення |
||
на вході |
на виході |
|||
Температура, |
С |
287 |
317 |
|
Тиск, |
МПа |
16,2 |
15,9 |
|
Питомий об'єм, |
м 3/кг |
0,0013286 |
0,00145213 |
|
Ентальпія, |
кДж/кг |
1268,85 |
1435,21 |
По рівнянню теплового балансу реактора визначається витрата води через реактор:
.
Кількість касет в активній зоні:
.
З рівняння нерозривності знайдемо середню швидкість води на вході в активну зону і площу, займану активною зоною:
м/с,
м2.
Еквівалентний діаметр активної зони визначиться як:
м.
Об'єм активної зони:
м3.
Питоме енерговиділення в активній зоні (середнє):
МВт/М 3.
Визначення значення ефективної добавки для реакторів типу ВВЕР проведемо за виразом:
см.
Коефіцієнт нерівномірності тепловиділення за радіусом при фізичному профілюванні Кr=1,35.
Коефіцієнт нерівномірності тепловиділення за висотою:
=1,4915.
Величина c:
.
1.2.4 Визначення температури теплоносія, оболонки ТВЕЛа і пального з висотою активної зони
Для подальшого розрахунку розбиваємо канал активної зони на сім ділянок. Визначаємо координати кожної ділянки z, величини (с z), sin(с z), і cos (с z).
Припускаємо рівномірне падіння тиску з висотою активної зони.
Результати зводимо в табл. 1.2.
Таблиця 1.2
№ |
Z (м) |
с*z |
sin(с*z) |
cos (с *z) |
Р МПа |
Qz кВт/м |
|
1 |
-1,75 |
-1,4861 |
-0,9964 |
0,0846 |
16,2 |
2,6126 |
|
2 |
-1,167 |
-0,991 |
-0,8366 |
0,5479 |
16,15 |
16,9202 |
|
3 |
-0,5833 |
-0,4953 |
-0,4753 |
0,8798 |
16,10 |
27,1699 |
|
4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
16,05 |
30,882 |
|
5 |
0,5833 |
0,4953 |
0,4753 |
0,8798 |
16,00 |
27,1699 |
|
6 |
1,167 |
0,991 |
0,8366 |
0,5479 |
15,95 |
16,9202 |
|
7 |
1,75 |
1,4861 |
0,9964 |
0,0846 |
15,9 |
2,6126 |
Розподіл теплових потоків з висотою ТВЕЛа:
X - частка тепла, що виділилося при діленні палива в ТВЕЛі, в результаті поглинання кінетичної енергії уламків ділення.
Розподіл температури за висотою найбільш напруженого центрального ТВЕЛа:
.
Kк=1,1 |
- коефіцієнт нерівномірності в локальному розподілі потужності у паливних елементах в касеті, тобто відношення максимальної потужності до середньої для паливних елементів в касеті. |
|
Крас=1,07 |
- коефіцієнт, що враховує перерозподіл теплоносія по касетах активної зони, пов'язаний з відмінністю в потужностей касет |
|
Кr=1,35 |
- коефіцієнт нерівномірності тепловиділення за радіусом. |
|
Кзt=1,2 |
- коефіцієнт запасу, що враховує вплив умов охолоджування паливних елементів, допуски при виготовленні, неточності розрахунку. |
тоді розподіл температури за висотою ТВЕЛа:
Розподіл ентальпій за висотою ТВЕЛа:
,
За ентальпією h(z) та тиском P(z) знаходимо температуру t(z) (табл. 1.3).
Швидкість теплоносія змінюється з висотою активної зони за залежністю:
.
За температурою і прийнятому значенню тиску визначимо на межах кожної ділянки питомий об'єм; ентальпії; динамічну в'язкість; коефіцієнти теплопровідності; критерії Прандтля.
Результати заносимо в табл. 1.3.
Таблиця 1.3
№ |
h, кДж/кг |
t, (°С) |
v, м 3/кг |
w, м/с |
,*10-6 Па*с |
,*10-3 (Вт/м*к) |
Pr |
|
1 |
1268.85 |
287 |
0.001328 |
5.504 |
93.77 |
586.43 |
0.830 |
|
2 |
1294.29 |
291.59 |
0.001344 |
5.568 |
91.98 |
578.75 |
0.838 |
|
3 |
1351.81 |
301.96 |
0.001382 |
5.725 |
87.92 |
559.84 |
0.866 |
|
4 |
1427.47 |
315.61 |
0.001445 |
5.986 |
82.40 |
531.94 |
0.925 |
|
5 |
1503.14 |
329.25 |
0.001526 |
6.322 |
76.62 |
501.13 |
1.024 |
|
6 |
1560.66 |
339.62 |
0.001614 |
6.686 |
71.59 |
474.97 |
1.174 |
|
7 |
1586.10 |
344.21 |
0.001673 |
6.931 |
68.40 |
459.10 |
1.250 |
Визначальним розміром для критеріїв теплообміну є еквівалентний діаметр:
мм.
Число Рейнольдса:
.
.
Коефіцієнт тепловіддачі:
Зовнішня температура оболонки ТВЕЛа:
- технічний коефіцієнт нерівномірності;
- коефіцієнт, що враховує похибки вживаної формули:
- термічний опір прикордонного шару навколо ТВЕЛа;
.
Отже, температура оболонки:
.
Таблиця 1.4
№ |
Re |
б, кВт/м 2·К |
Rб, м 2·К/Вт |
tzоб.з |
|
1 |
|||||
2 |
|||||
3 |
|||||
4 |
|||||
5 |
|||||
6 |
|||||
7 |
З отриманих результатів видно, що максимальна температура зовнішньої оболонки твела не перевищує гранично-допустимої 370 °С, але температура оболонки твела в точці з координатою 1,167 () перевищує температуру насичення води при Р=15,95 МПа, ts=347 °С, отже виникає ділянка поверхневого кипіння.
Для координати Z6=1,167 при, , ts=347 °С і температурі отримаємо .
Величина поточного теплового потоку у цій точці .
Коефіцієнт тепловіддачі при кипінні недогрітої рідини:
Приведений коефіцієнт тепловіддачі:
.
Дійсна температура оболонки твела в цій координаті:
.
Результати розрахунку температур на внутрішній поверхні оболонки ТВЕЛа, зовнішній поверхні блоку пального і температури пального в центрі паливної пігулки для всіх 7координат приводяться в табл. 1.4. Докладний розрахунок для точки з координатою (0) приводяться нижче. Для цієї точки температу-ра на зовнішній поверхні оболонки твела складає 342,05, поточний лінійний тепловий потік 30882 Вт/м. Внутрішній діаметр оболонки 7,8 мм, діаметр паливного сердечника 7,6 мм, усередині оболонки ТВЕЛа знаходиться гелій під тиском 2 МПа. Коефіцієнт, що враховує можливі технологічні, конструктивні та інші допуски .
Приймаємо орієнтовне значення перепаду температур на оболонці твела, що дорівнює 60 0С. Тоді середнє значення температури оболонки складе: теплогідравлічний ядерний реактор нафтовіддача
tср= 342,05 + 30 =372,05 0С.
При цьому значенні теплопровідність цирконію 18,16 Вт/(м·К).
Температурний перепад на оболонці ТВЕЛа в цьому перетині:
.
Отримане значення співпадає з прийнятим.
Температура на внутрішній поверхні оболонки ТВЕЛа складе:
.
Приймаємо орієнтовне значення перепаду температур в газовому зазорі, що дорівнює 523,89 0С. Тоді середнє значення температури гелію складе:
tср=tобол.вн+ =664,11 0С.
Теплопровідність газу при тиску 2 МПа для цієї температури дорівнює 0,3508 Вт/м 0С.
Температурний перепад в газовому зазорі:
, тобто співпадає з прийнятим значенням.
Температура на зовнішній поверхні блоку пального в цьому перетині складе:
.
Приймаємо орієнтовне значення перепаду температур в пальному 1124,7 0С.
Тоді середнє значення температури пального складе:
.
Відповідна теплопровідність UO2 при густині 10,2 г/см 3 дорівнює 3,144 Вт/(м·К)
Температурний перепад в пальному:
- співпадає з прийнятим.
Температура пального в центрі паливної пігулки:
- менша за допустиме значення.
Таблиця 1.4. Температурний режим ТВЕЛа
Координата Z, м |
||||||||
Величина |
-1,75 |
-1,167 |
-0,583 |
0 |
0,583 |
1,167 |
1,75 |
|
Теплопровідність оболонки ТВЕЛа, Вт/(м·К) |
18,71 |
18,48 |
18,27 |
18,16 |
18,12 |
18,197 |
18,29 |
|
Перепад температур на оболонці, 0С |
4,94 |
32,36 |
52,57 |
60,11 |
53 |
32,87 |
5,05 |
|
Температура на внутрішній поверхні оболонки ТВЕЛа, 0С |
294,27 |
338,98 |
378,32 |
402,16 |
404,77 |
381,47 |
351,28 |
|
Теплопровідність гелія в зазорі, Вт/(м·К) |
0,2533 |
0,3063 |
0,3379 |
0,3508 |
0,3440 |
0,3164 |
0,2696 |
|
Перепад температур в зазорі, 0С |
61,43 |
329 |
478,92 |
524,34 |
470,4 |
318,52 |
57,72 |
|
Температура на наружній поверхні пального, 0С |
355,7 |
668 |
857,24 |
926,5 |
875,2 |
699,99 |
408,99 |
|
Теплопровідність пального, Вт/(м·К) |
4,575 |
2,9 |
3,08 |
3,144 |
3,0894 |
2,9162 |
4,303 |
|
Перепад температур в пальному, 0С |
65,47 |
668,93 |
1010,9 |
1124,7 |
1008,2 |
665,21 |
69,6 |
|
Температура в центрі пального, 0С |
421,17 |
1336,9 |
1868,1 |
2051,2 |
1883,4 |
1365,2 |
478,6 |
Максимальна допустима температура цирконію при контакті з водою складає 360 °С, температура плавлення пального tпл=2700 °С, отже ТВЕЛи можна використовувати в даному реакторі, оскільки на максимально-напруженому ТВЕЛі максимальні температури не перевищують гранично-допустимих значень.
1.2.5 Визначення запасу щодо критичного теплового навантаження
Масовий паровміст:
.
Величини h і r приймаємо за тиском на виході у відповідних координатах, починаючи з центру активної зони. На виході з активної зони Р=15,9 МПа, h =1647,6 кДж/кг, r=938,6 кДж/кг, hвих=1586,1 кДж/кг.
.
Визначаємо масову швидкість в активній зоні (не змінюється з висотою):
.
Допоміжні величини для обчислення qкр, m і n визначаються так:
,
.
Тоді критичний тепловий потік:
qe.
Максимальний тепловий потік в центрі активної зони:
.
Таким чином:
.
Якщо відношення qвихкр/qmax >3, означає, що коефіцієнт запасу у всіх координатах з висотою буде більша за 3. Тобто необхідний запас до кризи теплообміну завжди витримується.
1.2.6 Визначення гідравлічного опору активної зони
Гідравлічний опір руху теплоносія складається з опору тертя , місцевих опорів, викликаних двома кінцевими та п'ятнадцятьма дистанціонуючими гратами, нівелірного опору, пов'язаного з підйомом рідини в активній зоні та опору прискорення.
Відповідно середнім параметром
; ;.
Відносний крок решітки:
,
якщо >1,02, то геометричний параметр знаходимо за формулою:
а=0,58+9,2Ч(?-1)=0,58+9,2Ч(1,3072-1)=3,4064.
Коефіцієнт тертя для труби:
Визначуваний коефіцієнт тертя для пучка стрижнів:
;
Втрата тиску на тертя, МПа:
Коефіцієнти місцевих опорів кінцевих грат: , дистанціонуючих грат: .
;
.
Втрата тиску на підйом рідини:
.
Втрата тиску на прискорення:
.
Визначаємо сумарні втрати тиску по активній зоні:
На початку розрахунку втрата тиску у активній зоні приймалася 0,3 МПа. Оскільки розбіжність між прийнятою втратою тиску і розрахованою (0,3701 МПа) мала, то отримані результати розрахунку можна вважати остаточними.
1.2.7 Визначення середньої температури пального і температури на поверхні блоку пального
Для нейтронно-фізичного розрахунку необхідне значення середньої температури пального і середньої температури на поверхні блоку пального для всього реактору. У проведеному розрахунку ці значення визначені тільки для найбільш напруженого ТВЕЛа.
На кожному перетині активної зони з висотою визначається перепад температури між зовнішньою поверхею пального і температурою теплоносія:
,
а також між температурою в центрі пального і температурою теплоносія:
.
Середня температура на зовнішній поверхні блоку пального і середня температура в центрі пального в кожному перетині визначається як:
,
тут - середня температура теплоносія по реактору в даному перетині.
Середні температури теплоносія на зовнішній поверхні та у центрі паливного стовба визначається як:
,
де n- кількість перерізів, на які розбивають активну зону з висотою.
Докладний розрахунок для точки з координатою (0) приводиться нижче:
,
.
Результати розрахунків середніх температур на поверхні блоку пального і в центрі пігулки приводяться в табл. 1.5.
Таблиця 1.5. Результати розрахунків середніх температур на поверхні блоку пального і в центрі пігулки
Величина |
Координата Z, м |
|||||||
-1.75 |
-1.167 |
-0.583 |
0 |
0.583 |
1.167 |
1.75 |
||
Перепад температур між зовнішньою поверхнею блоку і теплоносієм |
68.7 |
376.41 |
555.28 |
610.89 |
545.95 |
360.37 |
64.78 |
|
Середня температура поверхні блока, 0С |
337.89 |
568.22 |
706.16 |
754.51 |
713.57 |
581.53 |
364.98 |
|
Перепад температур міжцентром пального і теплоносієм |
134.17 |
1045.3 |
1566.2 |
1735.6 |
1554.2 |
1025.6 |
134.39 |
|
Середня температура центра пального |
386.39 |
1063.7 |
1462.1 |
1587.6 |
1460.4 |
1074.3 |
416.55 |
2. Індивідуальна частина
2.1 Збільшення нафтовіддачі за допомогою термічних методів
Термічний метод видобутку нафти - метод підвищення нафтовіддачі продуктивних пластів, засновані на додатковому прогріванні нафтонасищених колекторів.
Застосовуються в основному для розробки родовищ високов'язких і важких нафт, як при свердловинної технології вилучення, так і при шахтної розробці нафтових родовищ. Зі збільшенням температури різко знижується в'язкість нафти, у зв'язку з чим підвищується нафтовіддача, збільшуються дебіти свердловин і темпи розробки покладів. Прогрівання нафтовмісних порід забезпечує кращий відмивши нафти від скелета колектору, а також зростання інтенсивності капілярного просочення малопроникних нафтонасищенних зон пласта. Легкі фракції нафти при нагріванні випаровуються, а при наступному охолодженні і конденсації утворюють облямівки розчинника, різко збільшують ефективність витіснення нафти. В неоднорідних колекторах термічному впливу піддаються в першу чергу високопронекні пропластки, пізніше за рахунок прогріву навколишніх порід у розробку підключаються і малопроникні ділянки.
Термічні методи видобутку включають: витіснення нафти з пласта теплоносіями (вода, водяна пара, парогазові суміші). Внутрішньо пластове горіння і різні комбіновані методи, наприклад термолужну, термокислотні вплив теплової облямівки та ін. Закачування в пласт теплоносія здійснюється і при тепловій обробці свердловин, але протягом більш короткого періоду (2-4 тижні) і з меншим об'ємом теплоносія (кілька десятків тон на 1 м розкритого продуктивного пласта). Після 1-2-тижневого вистоювання свердловин починають їх експлуатацію; при досягненні гранично рентабельного дебіту свердловин цикл закачування повторюють. З термічних методів видобутку найбільш поширений метод циклічного нагнітання теплоносія. Застосування термічного методу видобутку підвищує нефтеотдачу на 20-40 %. Вперше термічний метод видобутку був застосовані в 1934-1935 рр. на нефтянних - Ширванском родовищі (Краснодарський край); в 80-і рр. широко використовуються в СРСР на родовищах: Усинское (Комі АРСР), Каражанбаское, Кенкіякское (Казахстан), Охінском (Сахалін), а також за кордоном - на Суплаку-де-Баркеу (Румунія), Іст-Тіа-Хуана, Болівар (Венесуела), Керн-Рівер, Сан-Андро, Слосс (США).
Термічні методи є перспективними для видобутку високов'язких нафт і нафт з неньютонівськими властивостями. Однак існують родовища з такими умовами залягання і властивостями нафти, при яких теплові методи впливу можуть виявитися єдиними, допускаючими промислову розробку.
Якщо пластова температура дорівнює або близька до температури початку кристалізації парафіну в пластових умовах, то витіснення нафти холодною водою призведе до охолодження пласта, випаданню парафіну і закупорці пір, що посилиться при сильній пошаровим неоднорідності пласта. Нагнітається холодна вода, швидко просуваючись по найбільш проникним уславитися, стане джерелом охолодження вище і нижче залягають менш проникних прошарків. Охолодження приведе в кращому випадку до загусанню нафти, а в гіршому - до випадання розчинених парафінів в тверду фазу і консервації запасів нафти в пропластках. Зазначені особливості властивостей нафти і сильна послойна неоднорідність пласта можуть призвести до отримання значного ефекту при закачуванні в такий пласт теплоносія. У цьому випадку гаряча вода (або пар), проникаючи по добре проникною прослою, буде прогрівати вище і нижче залягающі шари пласта, що призводить до зниження в'язкості нафти і сприяє більш повному вилученню запасів.
Методи теплового впливу на пласт перспективні як методи збільшення нафтовіддачі пластів і як чи не єдиний спосіб видобутку високов'язких нафт і бітумів. Розрізняють такі основні види теплових методів.
1. Накачування в шар гарячих теплоносіїв (вода і пар).
2. Створення всередині пластового рухомого осередка горіння.
3. Циклічна теплова обробка привибійної зони пласта.
Мал. 2.1. Залежність питомої обсягу Соб і масового Ст тепломісткість пари від тиску в стані насичення
Якщо перші два технологічних процеси ставляться до методів впливу на пласт, то останній має більше відношення до методів впливу на привибійну зону пласта. Найкращі теплоносії серед технічно можливих - вода і пар. Це пояснюється їх високою ентальпією. Взагалі тепломісних е пари вище, ніж води, однак зі збільшенням тиску вони наближаються один до одного (Мал.2.1). Зі збільшенням тиску нагнітання переваги пара в порівнянні з водою зменшуються, якщо їх оцінювати лише з позицій кількості введеної в пласт теплоти. Це також вказує на те, що найбільша ефективність досягається при закачуванні пара в неглибокі свердловини, коли потрібні низькі тиску. Слід мати на увазі, що тепломісні одиниці об'єму пара менше, ніж води, і особливо при низьких тисках. Однак прийомистість нагнітальних свердловин при закачуванні пари вище, ніж при закачуванні води, внаслідок меншої в'язкості пара.
При русі гарячої води по трубопроводах і пласту відбувається її охолодження. При русі пара такого зниження температури не відбувається завдяки прихованій теплоті паротворення і зміни його сухості. Процеси теплового впливу пов'язані з втратою теплоти в трубопроводах, свердловині і в самому пласті на прогрів покрівлі та підошви. ККД застосовуваних парогенераторів близько 80 %. Тепловтрати в поверхневих паропроводах оцінюються приблизно від 0,35 до 3,5 млн. КДж / добу на кожні 100 м трубопроводу. Це порівняно мала частка, так як сучасні парогенератори мають продуктивність близько 250-650 млн. КДж / добу.
Мал. 2.2 Залежність коефіцієнта теплоспоживання від безрозмірного часу ф = 4xt / h ^ 2 (по Рубенштейна): x-коефіцієнт температуропровідності навколишніх порід, м 2 / год; t-час закачування теплоносія, год; h-товщина пласта
Мал. 2.3. Залежність коефіцієнта відставання б від тривалості нагнітання теплоносія: 1 - h = 30 м; 2 - h = 20 м; 3 -h = 10 м
Тепловтрати в свердловині становлять приблизно 1,7 млн. КДж / добу на кожні 100 м довжини НКТ. Для зниження втрат теплоти кільцевий простір заповнюють газом (теплопровідність газу менше теплопровідності рідини). Розрахунки показують, що при здійсненні заходів щодо зниження втрат теплоти в свердловині їх можна довести до 2-3 % від загальної кількості теплоти, що вводиться в свердловину при закачуванні гарячої води, і до 3-5 % при закачуванні пара на кожні 100 м довжини стовбура. Втрати в стовбурі свердловини істотно обмежують ефективні глибини залягання пластів для теплового впливу: для води 1000-1200 м і для пара 700-1000 м при максимально можливих темпах закачування теплоносія. Збільшення швидкості закачування майже не позначається на абсолютній величині тепловтрат, тому збільшення темпів закачування призводить до зменшення частки тепловтрат від загальної кількості введеної в пласт теплоти.
Теплова ефективність впливу на пласт оцінюється ставленням накопиченої в обсязі пласта теплоти Qп до загальної кількості введеної теплоти Qв. Це відношення називають коефіцієнтом теплоспоживання. Тепловтрати в покрівлю і підошву пласта збільшуються у міру збільшення фронту нагнітання і площі, охопленої теплоносієм.
При зменшенні товщини пласта частка втрат в покрівлю і підошву зростає - коефіцієнт теплоспоживання зменшується. Оцінки тепловтрат показують, що після закінчення певного часу втрати стають рівними кількістю введеної теплоти і коефіцієнт теплоспоживання звертається в нуль (мал. 2.2).
Оцінка реальних втрат теплоти (див. мал. 2.2) показує, що через 86,8 сут закачування в пласт товщиною h = 5 м при ч = 0,003 м 3 / ч тепловтрати досягнутий 42 %. Причому ці так звані інтегральні втрати не залежать від геометрії течії теплоносія по пласту (радіальна або лінійна). Ці оцінки вказують також, що темп введення теплоносія в пласт повинен бути максимально можливим, оскільки при цьому коефіцієнт теплоспоживання зростає.
Теплопередача в пласті здійснюється конвективним (потоком гарячої води або пари) і дифузійним (за рахунок теплопровідності пористого середовища) способами. В результаті в пласті формується температурний фронт, що переміщається в напрямку фільтрації теплоносія. Однак теплоперенос, т. Е. Рух теплового фронту, і масоперенос, т. Е. Рух самого теплоносія в пласті, відбуваються з різними швидкостями внаслідок витоку теплоти на нагрів не тільки самого пласта, за яким відбувається фільтрація теплоносія, а й навколишніх порід.
При закачуванні гарячої води в пласті формуються дві зони: зона з падаючою температурою і зона, що не охоплена тепловим впливом, з початковою пластової температурою.
При закачуванні пара формується три зони: перша зона з приблизно однаковою температурою, насичена парою, температура якої залежить від тиску в цій зоні. Друга зона - зона гарячого конденсату (води), в якій температура знижується від температури насиченої пари до початкової пластової. Третя зона - зона, що не охоплена тепловим впливом, з пластової температурою.
Внаслідок витрат теплоти, що міститься в теплоносії, на прогрів пласта і навколишніх порід теплової фронт відстає від фронту витіснення (теплоносія), причому чим менше товщина пласта, тим відставання більше за інших рівних умов. Це пояснюється тим, що при малій товщині пласта частка втрат теплоти в покрівлю на підошву пласта більше і охолодження теплоносія відбувається швидше.
Однак таке відставання теплового фронту залежить ще й від теплофізичних і колекторських властивостей пласта і теплоносія, а також від ефективності витіснення нафти водою (мал. 2.3). З малюнка видно, що при товщині пласта 10 м (лінія 3) через рік температурний фронт відстане від фронту витіснення в 13,3 рази (б = 0,075), а при товщині пласта 30 м (лінія 1) - в 9,1 рази (б = 0,11).
При закачуванні пара також відбувається відставання температурного фронту від фронту витіснення. Проте за рахунок прихованої теплоти пароутворення при конденсації пари прогріта зона пласта збільшується в 3-5 разів (залежно від сухості нагнітається пара і тиску) в порівнянні із закачуванням гарячої води. У цьому полягає одна з переваг використання пари в порівнянні з гарячою водою в якості теплоносія.
При закачуванні гарячої води в зоні, що не охопленої тепловим впливом, відбувається витіснення нафти водою в ізотермічних умовах, а в нагрітій зоні, в якій температура змінюється від пластової до температури води на вибої свердловини, - в неізотермічних. При цьому знижується в'язкість нафти, поліпшується співвідношення рухливостей нафти і води, відбувається теплове збільшення обсягу нафти і ослаблення молекулярно-поверхневих сил. Все це призводить до збільшення нафтовіддачі.
При закачуванні пара в зоні конденсації механізм витіснення аналогічний механізму витіснення при закачуванні гарячої води. У першій зоні завдяки високій температурі відбувається часткова разгонка легких компонентів нафти і перехід їх із зони пара в зону конденсацій, що також призводить до ще більшого збільшення нафтовіддачі.
Роль кожного з перерахованих факторів залежить як від температурної обстановки в пласті, так і від фізико-хімічних властивостей пластової нафти (щільність, в'язкість, наявність легких компонентів та ін.).
Крім того, на практиці помічені збільшення і подальша стабільність прийомистості нагнітальних свердловин при закачуванні гарячої води. Однак при закачуванні пара в результаті дії прісного конденсату на глинисті компоненти пористого середовища, що приводить до розбухання глин, може спостерігатися і зниження прийомистості.
2.2 Збільшення нафтовіддачі пластів за допомогою закачування пара
У США є більше 2000 покладів, нафта з яких не може бути витягнута іншими способами, крім термічного. Високов'язкі нафти зазвичай дуже чутливі до зміни температури.
Наприклад, якщо в'язкість нафти при 49 град. дорівнює 1200 спз, то при 177 град. вона складе всього 10 спз. Отже, підвищення продуктивності пластів за допомогою нагнітання в них пари або гарячої води є виправданим методом збільшення пластів, що містять нафту підвищеної в'язкості.
Застосовують різноманітні методи впливу на пласт і привибійну зону: циклічна паротеплова обробка свердловин, циркуляційний спосіб і нагнітання пари в пласт для витіснення нафти. При першому способі обробляється свердловина, яка одночасно є нагнітальної та експлуатаційної. Закачування пара в цю свердловину чергується з відбором продукції з декількох. При цьому способі основною метою нагнітання є прогрів привибійної зони свердловин і зниження в'язкості нафти.
Свердловини оснащуються спеціальним обладнанням для закачування пара. Нагнітання пара ведеться з певним темпом протягом 10-14 діб, а в деяких випадках - до 4 тижнів. Потім свердловину закривають на період від двох-трьох діб до тижня. Протягом цього часу відбувається "всмоктування" пара і тепло поширюється від стовбура свердловини вглиб пласта. Потім свердловину знову вводять в експлуатацію, і вона працює до тих пір, поки Привибійна зона не охолоне і дебіт не впаде.
Тривалість ефекту обробки парою залежить від багатьох факторів і коливається від одного до шести місяців.
По закінченню ефекту від обробки, закачування пара можна відновити.
Другий спосіб полягає в циркуляції пари високого тиску. Перевага цього способу полягає в тому, що нафта з свердловин відбирають безперервно, тобто нагнітання пари та відбір нафти здійснюється одночасно.
Третій спосіб являє собою нагнітання пари за звичайною схемою витіснення від нагнітальних свердловин при одночасній видобутку через експлуатаційну свердловину, подібно схемою, за якою здійснюється заводнення.
Пар нагнітають в центральну свердловину, а нафта відбирають з периферійних.
У 1966р фірма "Тайдуотер" використовували парову обробку на 106 великих родовищах. Перші свердловини, на яких почали паротеплового обробку, тепер піддається цієї операції вшосте.
У 1956-1959гг. фірма Тайдуотер обладнала забійними нагрівачами 180 старих свердловин. Деякий час прогрівали 797 свердловин, використовуючи для цієї мети 193 наземні водонагрівальні установки. Одна установка обслуговувала 4-5 свердловин. Від нагрівача до свердловин прокладали 3 і 1/3 - дюймовий трубопровід. До колони компресорно-насосних труб хомутами прикріплювали трубки для подачі гірської води на забій і зворотного підйому її на поверхню. Теплообмінник встановлювали нижче глибинного насоса. Тобто гаряча вода циркулювала за закритою схемою. Було встановлено, що під дією прогріву відбувається розчинення асфальтенов в привибійній зоні свердловини, підвищується рухливість нафти і набагато поліпшується робота глибинного насоса.
Ступінь обводнення видобутої продукції має суттєве значення при прогріванні. Чим більше міститься води, тим нижче температура нагріву на забої і, отже, тим менше приріст видобутої нафти прогрів майже не впливає на об'єм води, видобутої з нафтою, при цьому дебіт свердловини значно збільшується.
2.3 Проблеми, пов'язані із закачуванням пара
Роботи з проведення паротеплового обробки свердловин не завжди можуть бути успішними, навіть при ретельному виборі об'єкта і сприятливих умовах. Невдачі можуть бути різними: від повної втрати свердловини до видобутку такого незначної кількості додатково видобутої нафти, яке не покриває навіть витрат.
Порив обсадних труб. Однією з основних причин невдалого проведення паротеплової обробки свердловин є порив обсадних труб. Якщо обсадная колона довжиною 610 м нагрівається до 204 ° С, то вона подовжиться на 1,5 м в разі, якщо, може вільно рухатися. В іншому випадку (т. Е. Якщо, вона жорстко закріплена) спостерігається її вигин і можливий порив під дією напруги стиснення. Підвищення температури обсадної колони можна знизити шляхом використання пакера і спеціальних труб для закачування пара.
При проведенні паро теплової обробки свердловин на родовищі Кет-Каньйон конструкції свердловин не відповідали умовам впливу і при закачуванні виникла необхідність у підтримці високих гирлових тисків. Щоб ввести в пласт сісквок 5 млн. Ккал / ч за допомогою нагнітання пари, тиск на гирлі свердловин має становити 150-175ат. Такому тиску відповідає температура 340-355 ° С. Нагрівання обсадних труб у свердловинах, маючих звичайну конструкцію, неминуче, а це часто призводить до серйозних аварій з експлуатаційною колоною.
На ділянці Юнайтид Каліфорнія порив експлуатаційних колон мав місце в трьох свердловинах. Всі вони були обсаджені трубами марки J-55 з укороченими муфтами (8 ниток різьби). Аварії сталися через зрив або руйнування муфт, в період створення тиску в свердловині або при експлуатації свердловини після першого циклу закачування пара.
У двох свердловинах руйнування колони були значними: щілини при виході кінця грубий з муфти становили 100-115 мм. У третій свердловині відзначений тільки зрив кінця труби з муфти без освіти щілини. Глибина, на якій сталися аварії колон, становить кілька більше 460 м, т. Е. В місцях, де труби мають погану "опору", цементне кільце ослаблено, і теплопровідність від свердловини до оточуючих породі низька.
Аварії пояснюються перегрівом обсадних колон. Термічні напруги стиснення, що виникають в трубах в період нагнітання пари, перевершують межу міцності матеріалу. При наступному охолодженні свердловини стиск колони змінюється її, розтягуванням, що обумовлює розриви різьбових з'єднань, міцність яких нижче, ніж тіла труб.
Час, після якого відбувається руйнування колони, залежить від конструкції свердловини, температури пари і тривалості закачування. Аварія в свердловині Юнайтид Каліфорнія № 8 (тривалість нагнітання- 8 діб) відбулася через 173 дні після закачування пара. Сусідня свердловина, в яку нагнітали пар з аналогічними параметрами протягом 16 діб, вийшла з ладу через 4 дні в період вирівнювання тиску після закачування пара.
Щоб знизити аварійність свердловин, обсаджених трубами марки J-55 з укороченими муфтами, потрібно зменшити температуру труб в період закачування пара. Закачування пари через насосно-компресорні труби без теплоізоляції кільцевого простору, як це робили спочатку, призвела до пориву обсадної колони незабаром після введення свердловини в експлуатацію. У наступній свердловині кільцеве простір був заповнений стиснутим азотом з метою зниження теплопередачі обсадної колоні. Хоча це і дало ефект, але температура засадних труб виявилася все ж занадто високою і через 173 дні після операції стимулювання сталася аварія.
Уповільнити теплопередачу в радіальному напрямку від нагнітальної колони до обсадних труб можна за допомогою використання наступної техніки закачування. В насосно-компресорну колону спускають 1 січня / 2-дюймові нагнітальні труби і обидва кільцевих простору заповнюють стисненим азотом.
Цей метод був застосований на декількох свердловинах родовище Кет-Каньйон при температурі 340-355 ° С протягом 5-9 днів. Проте аварій у свердловинах не відзначено-лось, що свідчило про зниження температури.
Оскільки аварійність свердловин має прямий зв'язок з температурою, до якої нагріваються експлуатаційні колони, було проведено детальне дослідження з метою встановлення зв'язку між конструктивним оформленням нагнітанням пару і температурою обсадних труб. В результаті для родовища Кет-Каньйон було встановлено, що температура експлуатаційної колони повинна бути:
а) на 28 °С нижче температури теплоносія, якщо нагнітання здійснюють через насосно-компресорні труби, а кільцеве простір заповнений стиснутим газом;
б) на 56 °С нижче температури теплоносія, якщо нагнітання проводять через 1 1/2-дюймові нагнітальні труби, спущені всередину насосно-компресорної колони, і обидва кільцеві простори заповнені стисненим газом;
в) на 56 °С нижче температури теплоносія, якщо закачування здійснюють через насосно-компресорні труби, посаджені в забою на пакер, і в кільцевому просторі знаходиться газ з низьким тиском;
г) на 84 °С нижче температури теплоносія, якщо закачування проводять через 1 1/2-дюймові нагнітальні труби, спуск в середину насосно-компресорної колони, посадженої на пакер, і кільцевий простір між насосно-компресорної та експлуатаційної колонами заповнене газом низького тиску, а кільцевий простір між нагнітач і насосно-компресорними трубами заповнене стисненим газом.
Дослідження показали, що є заходи, що дозволяють при температурі теплоносія 343 ° С мати температуру експлуатаційної колони не вище 260-315 ° С. Незважаючи на те, що при використанні 11/2-дюймових нагнітальних труб аварій не траплялося, температура експлуатаційних колон в процесі закачування, мабуть, була ще занадто високою для труб марки J-55 з укороченими муфтами. Тому нагнітання пари тимчасово припинили і для стимулювання свердловин використовували воду, нагріту до 288 ° С і менше.
Свердловини на родовищі Кет-Каньйон, обсаджені трубами марки J-55 з укороченими муфтами і Зацементовані до гирла, мабуть, непридатні для тривалої закачування теплоносія з температурою 345 ° С, якщо тільки їх конструкція не буде змінена. Порив труб в муфтах буде спостерігатися, якщо температура експлуатаційної колонії не буде знижена. Зниження температури обсадних труб може бути досягнуто тільки шляхом ізоляції насосно-компресорних труб від експлуатаційної колони. В даний час фірма "Коноко" проводить промислові випробування труб з теплоізоляційним покриттям власної конструкції.
Альтернативними методами ізоляції є методи, які дозволяють уникнути поривів труб при нагріванні їх до високої температури. До них відносяться: застосування більш міцних трубних виробів і попереднє напруження обсадної колони при закачуванні свердловини.
В якості одного із заходів фірма вибрала обсадні труби, виконані з високоміцної сталі марки S-95 з високоміцними різьбовими з'єднаннями (трапецеїдальних різьба). Для недопущення вертикальних зсувів експлуатаційної колони (забезпечення її опори) свердловини стали додатково обсаджувати короткими, "опорними" колонами. Обидві колони цементують до гирла, застосовуючи для цієї мети термостійкий цемент.
Попереднє напруження експлуатаційних колон полягає в "розтягуванні" їх перед цементуванням з тим, щоб сумарні напруги в трубах в період нагрівання не перевищували гранично допустимих значень. У обсадних колонах з труб стали марки J-55 та N-80 з трапецеїдальної різьбленням створювали напруги, відповідні 60 % від величини напруги плинності. Цементування колон виробляли до гирла із застосуванням термостійкого цементного розчину.
На родовищі Кет-Каньйон при експлуатації свердловин, підданих термічній стимуляції, добувають сильно емульсювати нафту. Однак при невеликих витратах химикаліїв, тепла і часу відстою отримують кондиційний продукт, що містить 3 % різних домішок і води. Спочатку спостерігався також винесення піску і мулистих частинок, що приписували неповної очищенні гравійного фільтра.
Основною проблемою при закачуванні пара на родовищі Мідуей-Сансет є втрата циркуляції. Вона неминуче виникає як при поглибленні старих свердловин, так і при бурінні нових.
Зазвичай на цьому родовищі свердловини бурять діаметром 12 1/2 "приблизно до покрівлі продуктивного горизонту. Потім діаметр свердловини зменшують до 8 3/4" або 77/8 "і таким він залишається по всьому інтервалу пісковиків.
При бурінні свердловин до покрівлі продуктивного пласта в якості промивної рідини використовують бентонітовий розчин з в'язкістю 45 сек. При розбурюванні продуктивної частини розчин обробляють добавками, що знижують водовіддачу до 4 см 3 за 30 хв.
Загальна вартість бурового розчину коливається в межах 200-250 дол. / Скв.
Проблему догляду бурового розчину вирішують або шляхом застосування матеріалів, що запобігають його, або допомогою буріння з використанням в якості промивної рідини пластової води, або шляхом спуску проміжної обсадної колони перед розбурювання продуктивного пласта.
Зазвичай на родовищі Мідуей-Сансет опускають обсадні колони діаметром 8 5/8 "(сталь марки J-55), вагою...
Подобные документы
Южно-Українська атомна електростанція: характеристика діяльності. Теплогідравлічний розрахунок реактора ВВЕР-1000. Нейтронно-фізичний розрахунок реактора. Визначення теплової схеми з турбінною установкою К-1000-60/3000. Основи радіаційної безпеки.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 23.03.2017Аналіз стану та основних проблем енергетичної галузі Вінницької області. Впровадження енергозберігаючої технології на Соколівському цукровому заводі. Визначення витрат пари на турбіну і теплофікацію. Розрахунок техніко-економічних показників роботи ТЕЦ.
курсовая работа [181,5 K], добавлен 27.07.2015Розрахунок та аналіз основних техніко-економічних показників електричної мережі, а також визначення основного направлення на зниження витрат та собівартості передачі електроенергії. Економічне обґрунтування розроблених методів, можливості застосування.
курсовая работа [492,6 K], добавлен 12.05.2010Вибір числа й потужності трансформаторів ТЕЦ-90. Техніко-економічне порівняння структурних схем. Вибір головної схеми електричних сполук, трансформаторів струму і струмоведучих частин розподільних пристроїв. Розрахунок струмів короткого замикання.
курсовая работа [210,4 K], добавлен 16.12.2010Дослідження можливості використання насосної установки як регулятора електроспоживання. Техніко-економічні показники насосної станції. Розрахунок витрат електричної енергії на роботу додаткових споживачів. Встановлення датчиків руху в приміщенні станції.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 21.03.2013Обґрунтування можливих варіантів теплопостачання для теплоелектроцентралі. Проведення вибору оптимального обладнання для повного забезпечення в теплі району м. Львів. Розрахунок та порівняння основних техніко-економічних показників ТЕЦ та котельні.
контрольная работа [129,5 K], добавлен 31.07.2011Розробка заходів по модернізації системи управління електроприводу насосу з метою поліпшення його техніко-економічних показників. Вибір перетворювача напруги, визначення необхідних параметрів регулювання. Розрахунок і вибір електродвигунів установки.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 28.03.2019Розрахунок освітлення місця розташування печі. Проектування схеми та вибір мережі живлення печі. Двопозиційне регулювання температури печі. Техніко-економічні показники нагрівання деталей. Енергетичний баланс печі. Шляхи підвищення продуктивності печі.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 23.03.2014Розрахунок енергетичних характеристик і техніко-економічних показників системи сонячного теплопостачання для нагріву гарячої води. Схема приєднання сонячного колектора до бака-акумулятора. Визначення оптимальної площі поверхні теплообмінника геліоконтури.
контрольная работа [352,2 K], добавлен 29.04.2013Водогрійна та парова частина котельної установки. Система підживлення і водопідготовка, система теплопостачання котельні. Аналіз роботи теплової схеми пароводогрійної котельні. Розрахунок теплової схеми. Техніко-економічні показники роботи котельні.
курсовая работа [663,9 K], добавлен 08.05.2019Вибір джерела випромінювання для освітлювальної установки. Вирішення задачі розташування світильників. Методика техніко-економічного співставлення варіантів освітлення. Визначення коефіцієнту використання світлового потоку, вибір методу розрахунку.
курсовая работа [160,1 K], добавлен 13.11.2013Варіанти виконання електропередачі й вибір найвигіднішого з них. Розрахунок робочих режимів електропередачі. Синхронізаційні режими передачі. Синхронізація на шинах проміжної та передавальної підстанцій. Техніко-економічні показники електропередачі.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 17.02.2011Особливості розробки малопотужного тиристорного електроприводу постійного струму. Аналіз існуючих тиристорних електроприводів постійного струму. Розрахунок техніко-економічних показників систем електроприводу. Можливі несправності і методи їх усунення.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 16.05.2013Розробка ефективної схеми електромережі району з урахуванням прогнозу навантажень та забезпечення надійності, інших технічних та економічних обмежень. Вибір трансформаторів та схем підстанцій споживачів. Основні техніко-економічні показники мережі.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 27.02.2015Огляд сучасних когенераційних установок. Особливості використання ДВЗ в КУ. Низькокалорійні гази і проблеми використання їх у КУ. Розрахунок енергоустановки та опис робочого процесу. Техніко-економічне обґрунтування. Охорона навколишнього середовища.
дипломная работа [937,3 K], добавлен 05.10.2008Ознайомлення із дією сонячних електростанцій баштового типу. Визначення сонячної радіації та питомої теплопродуктивності установки. Оцінка показників системи гарячого водопостачання. Аналіз ефективності використання геліоустановки й визначення її площі.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 30.09.2014Сутність електрофізичних, електрохімічних, термічних та хіміко-термічних методів обробки конструкційних матеріалів. Математичні моделі процесу електрохімічного травлення голки тунельного мікроскопу. Заточування голки за допомогою явища електролізу.
курсовая работа [516,1 K], добавлен 16.06.2014Історія створення ядерного реактора. Будова та принципи роботи реактора-розмножувача та теплового реактора. Особливості протікання ланцюгової та термоядерної реакцій. Хімічні і фізичні властивості, способи одержання і застосування урану і плутонію.
реферат [488,7 K], добавлен 23.10.2010Предназначение и конструктивные особенности ядерного энергетического реактора ВВЭР-1000. Характеристика и основные функции парогенератора реактора. Расчет горизонтального парогенератора, особенности гидравлического расчета и гидравлических потерь.
контрольная работа [185,5 K], добавлен 09.04.2012Уравнения материальных и тепловых балансов для теплообменных аппаратов и точек смешения сред в рабочем контуре ядерной энергетической установки. Определение расхода пара на турбину, паропроизводительности парогенератора и мощности ядерного реактора.
контрольная работа [177,6 K], добавлен 18.04.2015