Сургут, 2016
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания предназначены оказывать индивидуальную помощь обучающимся в изучении основных понятий, идей, теорий и положений дисциплины, способствуют развитию их умений, навыков.
Методические указания разработаны на основании рабочей программы по учебной дисциплине МДК 01.01.* «Основы нефтегазового дела», рассмотренной на заседании ПЦК, протокол № 2 от 4 сентября 2016г.
В результате изучения дисциплины МДК 01.01.* «Основы нефтегазового дела» обучающийся должен иметь практический опыт:
контроля за основными показателями разработки месторождений;
контроля и поддержания оптимальных режимов разработки и эксплуатации скважин;
предотвращения и ликвидации последствий аварийных ситуаций на нефтяных и газовых месторождениях;
проведения диагностики, текущего и капитального ремонта скважин;
защиты окружающей среды и недр от техногенных воздействий производства;
уметь:
определять свойства конструкционных и строительных материалов, горных пород и грунтов, осуществлять их выбор при сооружении и ремонте трубопроводов и хранилищ;
обрабатывать геологическую информацию о месторождении;
обосновывать выбранные способы разработки нефтяных и газовых месторождений;
проводить анализ процесса разработки месторождений;
использовать средства автоматизации технологических процессов добычи нефти и газа;
проводить исследования нефтяных и газовых скважин и пластов;
использовать результаты исследования скважин и пластов;
разрабатывать геолого-технические мероприятия по поддержанию и восстановлению работоспособности скважин;
готовить скважину к эксплуатации;
устанавливать технологический режим работы скважины и вести за ним контроль;
использовать экобиозащитную технику;
знать:
строение и свойства материалов, их маркировку, методы исследования;
классификацию материалов, металлов и сплавов;
основы технологических методов обработки материалов;
геофизические методы контроля технического состояния скважины;
требования рациональной разработки нефтяных и газовых месторождений;
технологию сбора и подготовки скважинной продукции;
нормы отбора нефти и газа из скважин и пластов;
методы воздействия на пласт и призабойную зону;
способы добычи нефти;
проблемы в скважине:
ценообразование, повреждение пласта, отложения парафинов, эмульгирование нефти в воде и коррозию;
особенности обеспечения безопасных условий труда в сфере профессиональной деятельности;
Техник-технолог должен обладать общими компетенциями, включающими в себя способность:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды, за результат выполнения заданий.
ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.
Техник-технолог должен обладать профессиональными компетенциями, соответствующими видам деятельности:
ПК 1.1. Контролировать и соблюдать основные показатели разработки месторождений.
ПК 1.2. Контролировать и поддерживать оптимальные режимы разработки и эксплуатации скважин.
ПК 1.3. Предотвращать и ликвидировать последствия аварийных ситуаций на нефтяных и газовых месторождениях.
ПК 1.4. Проводить диагностику, текущий и капитальный ремонт скважин.
ПК 1.5. Принимать меры по охране окружающей среды и недр.
Количество часов, запланированное на практические занятия – 10 часов.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Таблица №1
Наименование разделов и тем Кол-во
часов
Кол-во баллов по рейтингу
Уровень усвоения
Практическое работа №1
Расчет пластового давления по значениям уровней в скважине
2
0-15
3
Практическое занятие №2
Расчет коэффициента общей пористости осадочных пород. Расчет коэффициента абсолютной проницаемости породы
2
0-15
3
Практическое занятие №3
Расчет плотности и вязкости пластовой воды
2
0-15
3
Практическое занятие №4
Расчет молекулярной массы и плотности газа
2
0-10
3
Практическое занятие №5
Расчет плотности, объемного коэффициента и усадки нефти
2
0-10
3
Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения:
1. – ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств);
2. – репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством)
3. – продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач)
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1
РАСЧЕТ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ ПО ЗНАЧЕНИЯМ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ
Для измерения динамических и статических уровней в скважинах применяют звукометрические методы. С помощью эхолота с источником звукового сигнала определяют время прохождения импульса. Расстояние от устья скважины до уровня жидкости рассчитывают по формуле:
h = v t / 2, (1.1)
где v - скорость распространения звуковой волны, м/с; t - время ее распространения от устья до уровня жидкости и обратно, с.
В остановленной на определенное время скважине устанавливается статический уровень; во время работы - динамический уровень жидкости (рис. 1).
Определив динамический уровень можно приблизительно определить забойное давление: Рзаб = Жg(Нскв - hДИН), (1.2)
где Нскв - глубина скважины, м; hДИН - динамический уровень, м; Ж - плотность жидкости, кг/ м3.
Плотность жидкости в скважине рассчитывается по формуле:
Ж = В +Н(1-), (1.3)
где В , Н - плотности воды и нефти соответственно, кг/ м3; -обводненность, доли ед.
Рис.1. Схема уровней жидкости в скважине: hст - статический уровень; hдин - динамический уровень; Нст - статический столб; Ндин - динамический столб; Нскв - глубина скважины.
Давление на забое остановленной на определенный период скважины приближается к пластовому. Для безводной скважины пластовое давление приблизительно определяется по формуле: PПЛ = НgНH , (1.4)
где НH - высота столба нефти в скважине, м; Н - средняя плотность нефти в остановленной скважине, кг/ м3;
НH = Н СКВ - hСТ, (1.5)
Н = (Н ПЛ +Н ДЕГ)/2, (1.6)
где Н ПЛ , Н ДЕГ - плотность пластовой и дегазированной нефти соответственно, кг/м3.
Если скважина заполнена жидкостью до устья (hст=0), то пластовое давление можно определить по формуле:
PПЛ = НgHСКВ+ РУ, (1.7)
где Ру - давление на устье скважины.
При насосной эксплуатации в затрубном пространстве может создаваться избыточное давление. В этом случае давление на забое скважины будет определяться суммой давления столба жидкости и избыточного давления газа в затрубном пространстве:
Рзаб = РжДИН + Рзатр, (1.8)
в остановленной скважине пластовое давление можно определить по формуле:
Рпл = РжСТ + Рзатр (1.9)
где Рзатр - затрубное давление газа; РжДИН, РжСТ - давления, оказываемые соответственно динамическим и статическим столбами жидкости; рассчитываются по формулам:
РжДИН = ЖgНДИН =Жg (HСКВ - hДИН), (1.10)
РжСТ = ЖgНСТ =Жg (HСКВ - hСТ), (1.11)
где Ж - плотность жидкости, определяемая по формулам (8.3) для обводненной продукции или (8.6) для безводной скважины.
Задача 1. По исходным данным (таблица 1.) рассчитать пластовое давление в безводной остановленной скважине.
Исходные данные для расчета пластового давления
Таблица 1
Вари- ант
Глубина скважины, м
Статический уровень жидкости, м
Плотность дегазированной нефти, кг/м3
Плотность пластовой нефти, кг/м3
Затрубное давление (на устье), МПа
1
1780
50
891
831
1,5
2
1820
65
883
820
2,1
3
2050
82
860
799
2,5
4
1910
48
854
789
1,6
5
1990
35
842
780
2,0
6
2010
56
859
797
0,9
7
2200
78
900
835
2,5
8
2250
70
891
822
2,7
9
2050
90
900
840
2,9
10
1500
86
862
802
0,8
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2
РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ОБЩЕЙ ПОРИСТОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД. РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА АБСОЛЮТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Под пористостью горной породы понимают наличие в ней пустот (пор). Коэффициентом полной (или абсолютной) пористости тп называется отношение суммарного объема пор Vпор в образце породы к видимому его объему Vобр
(2.1)
Измеряется коэффициент пористости в долях или в процентах объема породы. По происхождению поры и другие пустоты подразделяются на первичные и вторичные. К первичным относят пустоты между зернами, промежутки между плоскостями наслоения и т. д., образующиеся в процессе осадконакопления и формирования породы. Ко вторичным —поры, образующиеся в результате последующих процессов разлома и дробления породы, растворения, возникновения трещин, (например, вследствие доломитизации) и т. д.
3адача 1. Определить коэффициент общей пористости образца породы, если объем зерен в образце Vз . Образец имеет форму цилиндра с диаметром Dобр и длиной Lобр. данные для расчетов приведены в таблице 1.
Определяем коэффициент пористости по соотношению
m=(Vo- Vз)/Vo
где Vo, Vз—объемы соответственно образца породы и зерен в образце, см3.
Варианты
Таблица 2
Параметр 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Dобр, мм
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
Lобр, мм
30
35
40
45
30
35
40
45
30
35
Vз, см3
16
20
25
22
18
19
20
22
13
16
Проницаемость— фильтрационный параметр горной породы, характеризующий ее способность пропускать к забоям скважин нефть, газ и воду.
Абсолютно непроницаемых тел в природе нет. Однако при сравнительно небольших перепадах давлений в нефтяных пластах многие породы в результате незначительных размеров пор в них оказываются практически мало или совсем непроницаемыми для жидкостей и газов (глины, сланцы и др.).
Большая часть осадочных пород обладает той или иной проницаемостью. Поровое пространство этих пород, кроме пространства с субкапиллярными порами, слагается порами большого размера. По экспериментальным данным, диаметры подавляющей части пор нефтесодержащих коллекторов больше 1 мкм.
В процессе разработки нефтяных и газовых месторождений встречаются различные виды фильтрации в пористой среде жидкостей и газов или их смесей — совместное движение нефти, воды и газа или воды и нефти, нефти и газа или только нефти или газа. При этом проницаемость одной и той же пористой среды для данной фазы в зависимости от количественного и качественного состава фаз в ней будет различной. Поэтому для характеристики проницаемости пород нефтесодержащих пластов введены понятия абсолютной, эффективной (фазовой) и относительной проницаемостей.
Для характеристики физических свойств пород используется абсолютная проницаемость.
Под абсолютной принято понимать проницаемость пористой среды, которая определена при наличии в ней лишь одной какой-либо фазы, химически инертной по отношению к породе.
Абсолютная проницаемость—свойство породы, и она не зависит от свойств фильтрующейся жидкости или газа и перепада давления, если нет взаимодействия флюидов с породой. На практике жидкости часто взаимодействуют с породой (глинистые частицы разбухают в воде, смолы забивают поры). Поэтому для оценки абсолютной проницаемости обычно используется воздух или газ, так как установлено, что при движении жидкостей в пористой среде на ее проницаемость влияют физико-химические свойства жидкостей.
Фазовой называется проницаемость пород для данного газа или жидкости при наличии или движении в порах многофазных систем. Значение ее зависит не только от физических свойств пород, но также от степени насыщенности порового пространства жидкостями или газом и от их физико-химических свойств.
Относительной проницаемостью пористой среды называется отношение фазовой проницаемости этой среды для данной фазы к абсолютной.
Задание 2. По данным задания 1 и таблицы 2 определить коэффициент абсолютной проницаемости породы, пропуская воздух через образец длиной Lобр. и диаметром Dобр. Давление перед и за образцом соответственно Р1 и Р2. Вязкость воздуха при 20 °С (в условиях опыта) =0,018 мПа-с. За t через образец переместилось VB воздуха при атмосферном давлении.
Коэффициент абсолютной проницаемости k определяют по формуле
(2.2.)
где l—длина образца, м; F—площадь поперечного сечения образца, м2; —вязкость воздуха, мПа/с; Vв—объем воздуха, переместившегося через образец, м3; Р1, Р2—давление соответственно перед и за образцом, Па; t— время продувки, с. Подставив в формулу числовые значения величин, получим:
Варианты
Таблица 3
Параметр 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Р1х105, Па
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
Р2х105, Па
1,0
1,2
1,1
1,3
1,4
1,4
1,6
1,7
1,5
1,8
Vв, м3
0,0036
0,0038
0,004
0,0042
0,0035
0,0039
0,0041
0,0045
0,0044
0,0035
t, с
180
190
185
200
175
195
200
210
205
179
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3
РАСЧЕТ ПЛОТНОСТИ И ВЯЗКОСТИ ПЛАСТОВОЙ ВОДЫ
Условные обозначения в расчетах:
ВП - плотность дистиллированной воды при 20 С, кг/м3;
S - концентрация солей в воде, кг/м3;
ВП(t), ВП - плотность минерализованной воды при температуре t и 20 С соответственно, кг/м3;
ВП - вязкость пластовой воды при температуре t, мПас;
В(t) - вязкость дистиллированной воды при температуре t, мПас;
- разность между плотностью минерализованной и дистиллированной вод при 20С.
Плотность пластовой воды в зависимости от содержания солей приближенно может быть рассчитана по формуле:
ВП = В + 0,7647 S. (7.1)
Влияние температуры в диапазоне 0...45 С приближенно учитывается по формуле:
ВП (t) = ВП - 0,0714 (t -20). (7.2)
Вязкость минерализованной воды приближенно может быть рассчитана следующим образом (при *):
ВП = В(t) 100,8831 0,001
В(t) = 1353 (t+50)-1,6928. (7.3)
Разность между плотностью минерализованной и дистиллированной водами при 20С определяется по формуле:
= ВП - 998,3. (7.4)
Параметр * рассчитывается по формуле:
*= 0,793(146,8- t), (7.5)
при >*
ВП = В(t) 10 0,001А(), (7.6)
где А() - функция, значения которой зависят от температуры и плотности:
при 0 t 20 С
А() = 2,096( - 0,5787*), (7.7)
при 20 < t 30 С
А() = 2,096( - 0,5787*) - 0,032(t-20) ( - *), (7.8)
при t > 30 С
А() = 1,776( - 0,503*). (7.9)
Задача 7. Рассчитать плотность и вязкость пластовой воды по исходным данным, представленным в таблице 7.
Исходные данные для расчета плотности и вязкости пластовой воды
Таблица 7
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
t,С
3
7
10
12
15
20
23
26
29
32
35
38
40
43
45
S,г/л
50
122
87
146
101
110
155
76
127
179
95
150
115
168
134
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4
РАСЧЕТ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ И ПЛОТНОСТИ ГАЗА
Под плотностью нефтяного газа понимают его массу, заключенную в 1 м3 при 0 С и
атмосферном давлении Р = 0,1 МПа; измеряется в кг/м3.
Относительная плотность газа – это отношение плотности газа к плотности воздуха при стандартных условиях. Под нормальными условиями понимают условия, при которых давление Р = 0,1 МПа, а температура Т = 273 К (0С); под стандартными – Р = 0,1 МПа, Т = 293 К (20С).
Молекулярная масса газа определяется путем суммирования масс атомов, входящих в молекулу; измеряется в молях или киломолях. Для всех газов объем киломоля постоянен и равен при стандартных условиях 24,05 м3, при нормальных - 22,41 м3.
Молекулярная масса газа при известном объемном составе рассчитывается по формуле:
n
МГ = yi Mi, (4.1)
i=1
где yi - мольная доля i- го компонента в газовой фазе; Mi - молекулярная масса i- го компонента; n - число компонентов в смеси газов.
Плотность газа при нормальных условиях вычисляется по формуле:
Г0 = МГ/22,41, (4.2)
при стандартных условиях - по формуле:
Гст = МГ/24,05. (4.3)
Относительная плотность газа по воздуху рассчитывается по формуле:
_
Г = МГ/28,98. (4.4)
где 28,98 - молекулярная масса воздуха
Или по формуле:
(4.5)
Задача 4. В таблице 8. приведены составы газов типичных газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений. Рассчитать молекулярную массу каждого компонента, молекулярную массу газа, его плотность при стандартных условиях и относительную плотность по воздуху.
Компонентный состав газа
Таблица 8
Вариант Месторождение
Компонентный состав газа, % объемные
СН4
С2Н6
С3Н8
С4Н10
С5Н12
СО2
N2
H2S
1
Самотлорское
53,4
7,2
15,1
8,3
6,3
0,1
9,6
-
2
Уренгойское
98,84
0,1
0,03
0,02
0,01
0,3
1,7
-
3
Оренбургское
84,0
5,0
1,6
0,70
1,80
1,1
4,2
1,6
4
Шатлыкское
95,6
2,0
0,34
0,10
0,05
1,15
0,76
-
5
Астраханское
58,86
1,88
0,6
0,23
0,12
11,0
1,38
26,5
6
Ромашкинское1
37,3
20,7
18,9
9,5
4,8
-
8,8
-
7
Туймазинское 2
39,47
16,83
6,58
2,8
1,1
-
31,62
1,6
Атомные массы компонентов
Таблица 9
Компонент Водород
Углерод
Кислород
Сера
Азот
Атомная масса
1,008
12,011
15,999
32,064
14,007
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5
РАСЧЕТ ПЛОТНОСТИ, ОБЪЕМНОГО КОЭФФИЦИЕНТА И УСАДКИ НЕФТИ
Важной характеристикой нефти является плотность. Обычно она составляет 750...940 кг/м3, но бывают нефти с плотностью более 1000 кг/м3 и менее 750 кг/м3. Вместе с нефтью на поверхность извлекается газ, называемый попутным.
Количество газа в м3, приведенное к нормальным условиям, приходящееся на 1 т или 1 м3 извлеченной нефти, называется газовым фактором.
Газ выделяется из нефти на всем пути движения от пласта до установок подготовки; окончательное отделение газа происходит на установках подготовки нефти в концевых сепараторах. Объем дегазированной нефти отличается от объема пластовой нефти. Изменение объема нефти характеризует объемный коэффициент, определяемый отношением объема нефти в пластовых условиях к объему дегазированной нефти. По величине объемного коэффициента можно определить усадку нефти, показывающую уменьшение объема нефти после дегазации.
Условные обозначения в расчетах:
p - давление, МПа;
t - температура, С;
Г0 - газонасыщенность, м3/м3;
НГ - коэффициент изменения объема нефти из-за изменения ее насыщенности газом;
Н, Г - плотность соответственно нефти и газа при 20 0С и 0,1 МПа, кг/м3;
Н - коэффициент термического расширения нефти.
Объемный коэффициент нефти можно рассчитать по формуле:
b = 1 + НГГ0 + Н (t-20) - 6,5 10-4 p. (5.1)
Для нефтей в пластовых условиях объемный коэффициент приближенно можно рассчитать по формуле:
b = 1 + 310-3 Г0 . (5.2)
Коэффициент изменения объема нефти из-за изменения ее насыщенности газом НГ рассчитывается по формуле:
НГ = 10-3[ 4,3 + 0,858Г + 5,2( 1- 1,5 Г010-3) Г010-3 - 3,54Н10-3]. (5.3)
Коэффициент термического расширения нефти Н рассчитывают в зависимости от плотности нефти по следующим формулам:
Н = 10-3 2,638(1,169 - Н10-3) при 780<Н< 860 кг/м3,
Н = 10-3 1,975(1,272 - Н10-3) при 860<Н< 960 кг/м3 . (5.4)
Плотность нефти с растворенным в ней газом определяют по формуле:
НГ = b-1 (Н + Г Г0) . (5.5)
Коэффициент усадки u рассчитывается следующим образом:
u = (b -1) / b. (5.6)
Задача . Рассчитать плотность, объемный коэффициент и усадку нефти по исходным данным, представленным в таблице 10.
Исходные данные для расчетов
Таблица 10
Вариант Газовый фактор, м3/м3
Плотность дегазированной нефти, кг/м3
Плотность
газа,
кг/м3
Пластовое давление,
МПа
Пластовая температура, С
1
17,0
891
1,52
17,0
40
2
19,9
883
1,34
16,7
53
3
15,6
860
1,46
15,4
37
4
15,0
854
0,88
18,3
29
5
16,7
842
0,95
20,5
24
6
20,8
859
1,12
15,7
42
7
18,0
900
1,43
17,8
25
8
14,4
891
0,98
18,0
47
9
14,5
900
1,01
19,2
50
10
15,4
862
0,94
16,9
41
Список Литературы
А.А. Коршак, А.М. Шаммазов. Основы нефтегазового дела. Уфа. ГУП «Башкортостан».2001. 543 с.
Бахарев М.С. Грачев С.И. Сорокин П.М. и др.«Справочное руководство для мастеров буровых бригад» Справочное издание.-Сургут: РИИЦ «Нефть Приобья» .2002.
Бобрицкий Н.В., Юфин В.А., Основы нефтяной и газовой промышленности. -М.: Недра, 1988. -200с.
Бойко В.С. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений. М. Недра. 1990.
Муравьев М.В. Основы нефтяного и газового дела. М. Недра. 1967.
Насосы и компрессоры./С.А. Абдурашитов, А.А. Тупиченков, И.М. Вершинин, С.М. Тененгольц- М.: Недра, 1974.-296с.
Середа Н.Г., Соловьев Е.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. -М.: Недра, 1988. -360 с.
Справочник по нефтепромысловому оборудованию под редакцией Е.И. Бухаленко - 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Недра» 1990.
Справочник мастера по добыче нефти, ПРС, КРС. Справочное издание.-Сургут: РИИЦ «Нефть Приобья» ОАО «Сургутнефтегаз»; 2001.-380с. ил.
Подписано к печати 2.09.2016 Бум. писч. № 1
Заказ № Уч.изд.л. 13,0
Формат 60 х 90 1/16 Усл.печ.л. 1,6
Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж 50 экз.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Тюменский индустриальный университет»
филиал в г. Сургуте
628400, г. Сургут, Тюменская обл., ул. Энтузиастов, 38
1 Состав газовой фазы после однократного разгазирования
2 После первой ступени сепарации угленосной нефти
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.