Расчёт процессов нагнетания горячего теплоносителя при обработке призабойной зоны пласта

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

Кафедра промышленной теплотехники

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

1. Расчёт процессов  нагнетания горячего теплоносителя  при обработке  призабойной  зоны  пласта.

2. Тепловой расчёт  рабочего цикла поршневого двигателя  внутреннего 

    сгорания с  газотурбинным наддувом. 

3. Расчёт эффективности  замены тепловой изоляции парогенератора

    ППУ.

 

Вариант №86

 

 

 

 

 

Выполнил:ст.гр.ГР-01-02                                                               Иблиев Р.Р.

 

Проверил :доцент                                                                            Новосёлов И.В.

УФА-2003

 

Содержание

Введение .

 

1.РАСЧЕТ ПРОЦЕССА НАГНЕТАНИЯ  ГОРЯЧЕГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ПРИ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА

Исходные данные.

Порядок расчёта циклической  паротепловой обработки.

Расчет на ЭВМ .

Вывод.

 

2.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО  ЦИКЛА ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО  СГОРАНИЯ С ГАЗОТУРБИННОМ НАДДУВОМ .

Исходные данные.

Расчёт рабочего цикла четырёхтактного дизеля с наддувом.

Расчёт для построения индикаторной диаграммы на ЭВМ.

Индикаторная  диаграмма.

Вывод.

 

3.РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ  ЗАМЕНЫ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПАРОГЕНЕРАТОРА  ППУ .( Рис. №3)

Исходные  данные :

Расчет трехслойной  изоляции .

Расчет двухслойной изоляции .

Расчет на ЭВМ .

Проверка результатов  расчета тепловой изоляции .

Расчет экономии топлива  после замены старой изоляции новой .

Вывод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение .

 

             Нефтяная и газовая промышленность  является одной из ведущих и быстро развивающихся отраслей народного хозяйства . Она же является и одним из крупнейших потребителей топлива в стране . Расход топлива на собственные энергетические нужды в добыче нефти и газа составляет около 13% от общего расхода топлива по отросли .

            Основное количество энергии  при добыче нефти и газа  расходуется на привод насосов  и компрессоров  . В качестве  привода используются двигатели  внутреннего сгорания . Термическую  обработку пласта скважин и  наземного оборудования осуществляется с помощью передвижной парогенераторной установки ППУ

             В данной работе рассматривается   методы  расчета основных параметров  теплосиловых установок , эффективности  термической обработки пласта .  

             Расчетно-графическая работа ставят своей целью углубление знаний в области процессов, протекающих в двигателях внутреннего сгорания, которыми оборудуются различные установки при разработке в эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, закрепление навыков использования ЭВМ при проведении инженерных расчетов. Использование ЭВМ значительно сокращает затраты времени студентами на выполнение работы»

             На. основании теплового расчета  можно построить диаграмму рабочего  процесса, подсчитать среднее индикаторное  давление и по заданной мощности определить основные размеры двигателя. Ряд данных полученных при тепловом расчете двигателя, используется при расчете процессов в газотурбинном агрегата, с помощью которого обеспечивается наддув воздуха в цилиндры двигателя. Расчеты целесообразно выполнять в табличной форе.

            Газотурбинный наддув является  наиболее эффективным способом  увеличения агрегатной мощности  двигателя и улучшения его  технико-экономических показателей. Поэтому в современных двигателях газотурбинный наддув нашел широкое применение. Значительно возрос выпуск дизелей с газотурбинным наддувом, надежных и долговечных по моторесурсу .

            В связи с тем, что при  наддуве возрастают тепловые  нагрузки деталей рабочего цилиндра , с целью уменьшения тепло напряженности двигателя широко применяется промежуточное охлаждение наддув очного .воздуха в специальных охладителях. В зависимости от степени наддува снижения температуры колеблются в пределах от 20 до 70 °С. Охладители, работающие обычно по схеме "воздух-воздух" или "воздух-вода", устанавливаются на нагнетательном трубопроводе после компрессора.

             При применении промежуточного  охлаждения снижается температура р начало процесса сжатия, а следовательно уменьшается все температуры рабочего цикла и средняя температура за цикл. При этом уровень тепло напряженности деталей цилиндра удается сохранить в пределах умеренных значений, увеличивается вес свежего заряда в цилиндре, благодаря чему на каждые 10 °С снижения температуры наддув очного воздуха мощность возрастает на 2,5 %.

               В схеме двигателя с гидравлической  связью вал турбины и вал  нагнетателя связаны между собой  жестко, а с валом двигателя  посредством специальной передачи - гидромуфты. Таким образом, избыточная  мощность газовой турбины передается на коленчатый вал двигателя, а при меньшей мощности турбины недостающая на привод нагнетателя мощность отбирается от коленчатого вала.

               Применение гидравлической связи  между двигателем и турбокомпрессором дает возможность полнее использовать энергию выпускных газов в турбине независимо от давления наддува. Производительность нагнетателя и давление наддува не зависят от мощности турбины и всецело определяются числом оборотов вала двигателя, благодаря чему двигатель с гидравлической связью обладает лучшей приемистостью и пусковыми свойствами, чем двигатель с газовой связью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА НАГНЕТАНИЯ ГОРЯЧЕГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ПРИ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА .  :

 

         1.1. Исходные данные.

 

Наименование	Обозначение	Таб.№1
Радиус прогретой зоны, м	R	7.5
Радиус скважины, м	rc	0.075
Радиус контура питания, м	rе	75
Пластовая температура , 0С	tпл	35
Пластовое давление, МПа	Pпл	7,0
Толщина пласта, м	h	10
Пористость пласта, дол.ед	m	0.25
Производительность установки по пару, кг/ч	qнп	2400
Дебит жидкости до обработки, м3/сек	q0	2,5
Производительность парогенератора, кг/ч	qпг	1200
Плотность пара, кг/м3	ρсп	36,58
Температура конденсации  вод. пара при начальном пластовом давлении, 0С	tк	285,8
Теплота парообразования, кДж/кг	r	1504
Допустимая температура  при которой эксплуатация может проводится на повышенном дебите, 0С	tн	62
Плотность водяного конденсата на забое, кг/м3	ρB	1000
Плотность скелета пласта, кг/м3	ρск	2500
Остаточная водонасыщенность в паровой зоне ,дол.ед	SB	0.58
Коэффициент теплопроводности коллектора –песчаника, Вт/м0С		2,2
Коэффициент теплопроводности окружающих пород  ,Вт/м0С		10
Объемная  теплоемкость скелета пласта кДж/м30С		1970
Объемная  теплоемкость насыщенного  пласта кДж/м30С		2500
Объемная  теплоемкость окружающих пород  кДж/м30С		1900
Объемная  теплоемкость водяного конденсата  кДж/м30С		4190
Степень сухости пара ,дол.ед	X	0,626
Объемная  теплоемкость пласьовой жидкости  кДж/м30С		3360

 

        

1.2. Порядок расчёта циклической паротепловой обработки.

 

  1.2.1. Удельный расход сухого пара

 

             =q_{п /} h=2400/10=240 (кг/ч.м)

                  

  1.2.2. Число парогенераторов .

 

 

1.2.3. Плотность сухого пара, кг/м³

 

ρ_сп = 36,58 (кг/м³)

 

1.2.4. Плотность влажного насыщенного пара, кг/м³

 

    57,143 (кг/м³)

 

5. Коэффициент характеризующий удельную энтальпию пласта, кг/м³

 

=1090,49 (кг/м³)

  1.2.6. Продолжительность нагнетания пара, сут

= 10 (сут)

 

  1.2.7.  Продолжительность выдержки ( конденсации пара), r :

 

=(1504*(57,143)²*0,25²*7,5²)

  1.2.8. r_l  / r_c = 75 / 0.075 =1000

 

  1.2.9. ln r_l  / r_c = ln 75 / 0.075 = ln 10 = 2.3026

 

  1.2.10. Коэффициент k = q_ср /q₀ = 1,8

 

 

 

  1.2.11. Средний дебит жидкости после паротепловой обработки.

 

q_ср=k*q₀  (м³/сут)

 

  1.2.12. Продолжительность работы скважины на повышенном дебите полученном в результате обработки скважины, сут. :   

 

        а) по [2] =(3,14*(7,5)*10*2500)/(4,5*3360)*ln(285.8/62)=446.28

        б) по [3]

=1.28ln((285.8-38)/(62-38))=2.99 

 

  где F₀ = 1.28*

 

        в) среднее значение, сут.

 

=(446,28+45,66)/2=245,97 сут;

 

13. Эффективность паротепловой обработки, м³

 

  = (4,5-2,5)*245,97 = 491,94 (м³)

 

1.3. Вывод :

В результате циклической  парoобработки призабойной зоны пласта дебит скважины увеличился с 2,5 м³/сут до  4,5 м³/сут . При этом продолжительность работы скважины с повышенным дебитом скважины составит  245,97 сут. Что приведёт к получению дополнительных 491,94 м³ жидкости .

 

 

 

 

 

Рисунок №1. Схема оборудования скважины для нагнетания пара:

1 – обсадная колонна;

2 – нагнетательная  колонна; 

3 – устьевой сальник; 

4 – лубрикатор;

5 – разгрузочная стойка;

6 – паровая передвижная  установка (ППУ);

7 – центрирующая шайба;

8 – сальниковая муфта; 

9 – термостойкий пакер.

 

 

 

 

 

 

 

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ГАЗОТУРБИННОМ НАДДУВОМ :

      

  2.1.  Исходные данные.

 

 

Наименование	Обозначение	Таб.№2
Эффективная мощность ,кВт	Ne	580
Частота вращения ,об/мин	n	2050
Степень сжатия		14.5
Степень повышения давления		1.5
Температура окружающей среды ,К	Т0	291
Коэффициент избытка  воздуха		1.7
Коэффициент использования  тепла в точке z		0.74
Коэффициент использования  тепла к концу сгорания		0.88
Коэффициент плотности  индикаторной диаграммы		0.94
Давление наддува ,кПа	Рк	210
Показатель политропного сжатия в нагнетателе	n0	1.66
Снижение температуры  воздухоохладителе ,К		76
Показатель политропы  сжатия в цилиндре	n1	1.37
Показатель политропы  расширения	n2	1.3
Подогрев воздуха от стенки цилиндра ,К		18
Температура остаточных газов ,К	Тr	1020
Состав топлива, заданный массовыми долями(C+H+O=I)	С	0.87
	Н	0.123
	О	0.07
Низшая теплота сгорания топлива кДж/кг	Qн	41000
Механический КПД собственно двигателя		0.92
Снижение температуры  газов в выпускном коллекторе ,К		13
Показатель политропы  расширения газов в цилиндре при  выпуске	n3	1.46
Тактность	m	4
Число цилиндров	I	12
Давление окружающей среды ,кПа	P0	102
Коэффициент избытка  продувочного воздуха		1.04
Потери давления в  воздухоохладителе, кПа		6