ГАЗУ І ПЛАСТОВОЇ ВОДИ

Івано-Франківський національний технічний

Університет нафти і газу

В.С. Бойко

ЗБІРНИК ЗАДАЧ

З

ТЕХНОЛОГІЇ ВИДОБУВАННЯ НАФТИ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Івано-Франківський національний технічний

Університет нафти і газу

Кафедра розробки і експлуатації

Нафтових і газових родовищ

ЗБІРНИК ЗАДАЧ

З

ТЕХНОЛОГІЇ ВИДОБУВАННЯ НАФТИ

НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК

Частина V

Для студентів вищих навчальних закладів спеціальності

“Видобування нафти і газу”

Івано-Франківськ

Бойко В. С. Збірник задач з технології видобування нафти: Навчальний посібник. – Івано-Франківськ: 2009. – Частина V. – 92 с.

Викладено теоретичні основи і методики розрахунків властивостей нафти, газу і води за поверхневих (нормальних, стандартних) і пластових умов, термобаричних умов у свердловинах і параметрів потоків однорідних і багатофазних флюїдів у свердловинах, процесів видобування нафти різними способами (фонтанним, газліфтним, штангово- і відцентровонасосним) та газу, процесів оброблення привибійної зони і освоєння свердловин, оброблення результатів їх дослідження. Подано приклади розв’язання задач графічним і аналітичним методами, у т. ч. із використанням ПЕОМ, а також умови задач для самостійного розв’язування.

Збірник задач видруковано окремими частинами. Частина V вміщує умови навчальних задач із технології видобування нафти, які пропонуються студентам для розв’язання і перевірки засвоєних знань, стосовно до основного напрямку діяльності інженера-технолога з нафтовидобування і згідно з програмою навчальної дисципліни. У збірнику поміщено також задачі, які доцільно використовувати як типові розрахунки (з варіантними даними для кожного студента). Збірник задач в електронній версії використовуються в навчальному процесі з 1998 р.

Для студентів вищих навчальних закладів, що навчаються за спеціальністю “Видобування нафти і газу”, а також за суміжними спеціальностями.

Рекомендовано до друку вченою радою Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу (протокол №12/423 від 15 грудня 2004 р.).

Рецензенти: д-р техн. наук, проф. Коцкулич Я.С.

канд. техн. наук, доц. Попадюк Р.М.

© В.С. Бойко, 2009

© ІФНТУНГ, 2009

Зміст

1. Фізичні властивості нафти, нафтового газу і пластової води....................... 4

2. Енергетична характеристика процесів видобування нафти....................... 10

3. Перфорація, освоєння і дослідження свердловин....................................... 18

4. Підвищення продуктивності і приймальності свердловин діянням на привибійну зону пласта................................................................................................... 33

5. Рух газорідиної суміші у вертикальних трубах......................................... 39

6. Фонтанна експлуатація свердловин............................................................. 43

7. Газліфтна експлуатація свердловин............................................................ 57

8. Штангово-насосна експлуатація свердловин.............................................. 67

9. Експлуатація свердловин відцентровими та іншими насосами……………...83

Перелік рекомендованої літератури…………………………………………...91

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НАФТИ, НАФТОВОГО

ГАЗУ І ПЛАСТОВОЇ ВОДИ

Задача 1. Розрахувати молярну масу нафтового газу пласта В₃ Ново-Григорівського родовища, знаючи склад газу. Вхідні дані: об’ємні частки компонентів газу відповідно становлять СН₄ – 73,2%; С₂Н₆ – 16,0%; С₃Н₈ ‑ 5,1%; С₄Н₁₀ – 2,8%; С₅Н₁₂ – 0,9%; СО₂ – 0,4%; N₂ – 1,6%.

Задача 2. Розрахувати густину газу за стандартних умов і відносну густину нафтового газу Глинсько-Розбишівського родовища, знаючи склад газу. Відомо: об’ємні частки компонентів газу відповідно становлять СН₄ ‑ 42,7%; С₂Н₆ – 22,3%; С₃Н₈ – 19,9%; С₄Н₁₀ – 7,9%; С₅Н₁₂ – 0,8%; СО₂ ‑ 0,6%; N₂ – 5,8%. Порівняти з експериментально визначеною величиною, яка становить ρ_г¢ = 1,223 кг/м³, розрахувати похибку Dρ відносно експериментальної величини.

Задача 3. Розрахувати густину за стандартних умов і відносну густину нафтового газу менілітового покладу Долинського родовища, знаючи склад газу. Відомо: об’ємні частки компонентів газу відповідно становлять СН₄ ‑ 84,4%; С₂Н₆ – 6,7%; С₃Н₈ – 3,9%; С₄Н₁₀ – 2,1%; С₅Н₁₂ – 1,5%; СО₂ – 1,4%. Зіставити знайдену величину густини з експериментально визначеною значиною 0,812 кг/м³, розрахувати абсолютну і відносну похибки.

Задача 4. Розрахувати коефіцієнт стисливості газу Гнідинцівського нафтового родовища за наступним компонентним складом: СН₄ – 1,5%; С₂Н₆ – 12,4%; С₃Н₈ – 57%; С₄Н₁₀ – 17,5%; С₅Н₁₂ – 4,4%; СО₂ – 0,2%; N₂+рідкісні ‑ 7,0%, а також з використанням формул О.З.Істоміна та П.Д.Ляпкова за нормальних, стандартних і пластових умов.

Задача 5. Обчислити, який об’єм займатиме 1 м³ нафтового газу пласта П₃ Качанівського родовища за пластового тиску 18,5 МПа і температури 53⁰С, знаючи склад газу: СН₄ – 85,6%; С₂Н₆ – 6,3%; С₃Н₈ – 2,9%; С₄Н₁₀ – 1,8%; С₅Н₁₂ – 0,9%; СО₂ – 0,2%; N₂ – 2,3%.

Задача 6. Обчислити, який об’єм займатиме 1 м³ нафтового газу пласта К₁ Леляківського родовища за пластових умов (р _пл= 8,7 МПа, t _пл= 48⁰С), знаючи склад газу: СН₄ – 15,2%; С₂Н₆ – 27,9%; С₃Н₈ – 34,6%; С₄Н₁₀ – 14,5%; С₅Н₁₂ ‑ 3,2%; СО₂ – 0,4%; N₂ – 4,2%. Які буде допущено похибки, якщо нехтувати: а) зміною коефіцієнта стисливості газу (газ ідеальний); б) температурою; в) тиском?

Задача 7. Обчислити густину нафтового газу Битківського родовища за стандартних умов, знаючи склад газу: СН₄ – 83,7%; С₂Н₆ – 4,5%; С₃Н₈ – 2,6%; С₄Н₁₀ – 2%; С₅Н₁₂ – 2,4%; С₆Н₁₄ – 0,6%; N₂ – 4,2%. Чому вона дорівнюватиме за пластових умов (р _пл = 27 МПа, t _пл = 49⁰С)? Зіставити з експериментально визначеною величиною, яка становить 0,690 кг/м³.

Задача 8. Розрахувати і побудувати графіки залежностей коефіцієнта стисливості, густини і відносного об’єму V (p)/ V ₀ природного газу такого компонентного складу: СН₄ – 0,911; С₂Н₆ – 0,021; С₃Н₈ – 0,007; С₄Н₁₀ – 0,004; СО₂ – 0,028; H₂S – 0,013; N₂ – 0,016, де V (p), V ₀ – об’єми газу за тиску р і стандартного тиску; р – тиск газу, який взяти від 0,1 МПа до 30 МПа. Температура газу 90^оС.

Задача 9. Визначити динамічний коефіцієнт в’язкості нафтового газу Прилуцького родовища за даними компонентного складу газу в стандартних умовах, а також при тиску 4 МПа і температурі 50⁰С. Компонентний склад газу: СН₄ – 53%; С₂Н₆ – 13,4%; С₃Н₈ – 18,5%; С₄Н₁₀ – 10,5%; С₅Н₁₂ – 3%; СО₂ – 1,6%.

Задача 10. Визначити динамічний коефіцієнт в’язкості нафтового газу Радченківського родовища за відносною густиною в стандартних умовах, а також при тиску 3 МПа і температурі 60⁰С. Вхідні дані: об’ємні частки компонентів газу відповідно становлять СН₄ – 84,9%; С₂Н₆ – 5,2%; С₃Н₈ – 3,1%; С₄Н₁₀ – 1,2%; С₅Н₁₂ – 1,2%; СО₂ – 0,7%; N₂ – 3,7%.

Задача 11. Розрахувати і побудувати графіки зміни динамічного коефіцієнта в’язкості нафтового газу за зміни тиску від 0,1 МПа до 5 МПа для трьох значин температури: 20 ^оС; 50 ^оС; 70 ^оС. Відомо: молекулярна маса газу 19,4; вмісти СО₂ і N₂ в газі складають 1,2 та 0,8 %.

Задача 12. Розрахувати і побудувати графіки залежності коефіцієнта адіабати природного газу з молекулярною масою 22,4 від тиску (задати зміну тиску від 0,1 МПа до 7 МПа) за температури 40 ^оС.

Задача 13. Розрахувати і побудувати графіки залежності коефіцієнта Джоуля-Томпсона нафтового газу з відносною густиною 0,6 залежно від тиску (задати зміну тиску від 0,1 МПа до 6 МПа) за температур 20 ^оС і 50 ^оС.

Задача 14. Розрахувати коефіцієнт теплопровідності та ізобарний коефіцієнт температурного розширення газу такого складу, % за об’ємом: СН₄ ‑ 42,7; С₂Н₆ – 22,3; С₃Н₈ – 19,9; С₄Н₁₀ – 7,9; С₅Н₁₂ – 0,8; СО₂ – 0,6; N₂ – 5,8. Початкові тиск і температура газу становлять 1,6 МПа і 20^оС, а відтак газ нагрівають до температури 60^оС за цього ж тиску.

Задача 15. Розрахувати температуру і тиск насичення пари n -бутану.

Задача 16. Нафтовий газ з відносною густиною 0,85 перебуває в контакті з солоною водою, що містить 15 % розчинених солей, під тиском 5,6 МПа за температури 20^оС. Визначити абсолютний об’ємний вологовміст, відносну вологість газу і тиск насиченої водяної пари.

Задача 17. Розрахувати об’єм за стандартних умов, що утвориться після випаровування 100 кг скрапленого газу такого складу, % за об’ємом: С₃Н₈ – 56; С₄Н₁₀ – 44.

Задача 18. Розрахувати число Воббе (показник якості) газу. Об’ємний склад газу, % за об’ємом: СН₄ – 68,21; С₂Н₆ – 12,62; С₃Н₈ – 3,59; С₄Н₁₀ – 0,76; С₅Н₁₂ – 4,25; СО₂ – 3,41; N₂ – 6,18; Н₂О – 0,98.

Задача 19. Розрахувати нижню і верхню концентраційні межі вибухання газу такого складу, % за об’ємом: СН₄ – 73,35; С₂Н₆ – 4,57; С₃Н₈ – 1,73; С₄Н₁₀ ‑ 0,83; С₅Н₁₂ – 0,65; СО₂ – 9,61; N₂ – 7,84; Н₂О – 1,42.

Задача 20. Розрахувати кінематичний коефіцієнт в’язкості газу з відносною густиною 0,85 за тиску 4 МПа і температури 20^оС.

Задача 21. Розрахувати ізобарну та ізохорну теплоємності газу такого складу, % за об’ємом: СН₄ – 90,65; С₂Н₆ – 2,8; С₃Н₈ – 1,1; С₄Н₁₀ – 0,3; С₅Н₁₂ ‑ 0,65; СО₂ – 0,3; N₂ – 4,2. Відомо: тиск 15 МПа, температура 60^оС.

Задача 22. Визначити тиск насиченої пари етану при температурі 80⁰С за методом Келінгерта-Девіса, якщо відомо, що при температурах 50^оС і 150^оС він становить відповідно 5,05 і 10,05 МПа.

Задача 23. Визначити тиск насичення нафти газом пласта Н₉ Зачепилівського родовища за номограмами: 1) Стендінга; 2) Бордена і Рзаза; 3) Лейсетера. Які похибки дає кожний метод відносно до експериментально визначеної величини, яка становить 8,5 МПа?

Задача 24. Розрахувати тиск насичення нафти газом Орівського родовища за пластової температури, використавши формулу М.Д. Штофа та інших. Вхідні дані: пластова температура 88⁰С; густина розгазованої нафти 848 кг/м³; газовміст нафти 210 м³/м³; вміст метану в газі однократного розгазування пластової нафти становить 70,2%, а азоту – 2,7%.

Задача 25. Розрахуватистисливість недонасиченої пластової нафти і густину цієї нафти при тиску, який на 10 % перевищує тиск насичення нафти газом. Відомо: пластова температура 65 ^оС; газовміст пластової нафти за стандартних умов 48 м³/т; густина розгазованої нафти і відносна густина газу за стандартних умов 892 кг/м³ і 0,88.

Задача 26. Розрахувати молекулярну масу і густину газонасиченої пластової нафти. Відомо: тиск 17 МПа; температура 50 ^оС; газовміст пластової нафти за стандартних умов 46 м³/м³; густина розгазованої нафти за стандартних умов 880 кг/м³; відносна густина нафтового газу за стандартних умов 0,9.

Задача 27. Розрахувати середню температуру кипіння розгазованої нафти густиною 890 кг/м³ (за стандартних умов).

Задача 28. Розрахувати з використанням різних формул питому ізобарну теплоємність і коефіцієнт теплопровідності нафти манявського покладу Долинського родовища за температури 40 ^оС. Відомо: відносна густина нафти за стандартних умов 0,834; масовий вміст парафіну 10,7%.

Задача 29. Розрахувати тиски насичення нафти газом стосовно до процесів однократного і диференціального розгазування. Пояснити отримані результати. Відомо: густина розгазованої нафти і відносна густина нафтового газу 875 кг/м³ і 0,9 (за стандартних умов); пластовий газовий фактор 60 м³/м³; температура 50 ^оС.

Задача 30. Розрахувати і побудувати криву однократного контактного розгазування нафти пласта Н₉ Зачепилівського родовища за температури 20⁰С. Зіставити з експериментальними даними. Відомо: пластовий тиск і температура становлять 9,6 МПа і 32⁰С; тиск насичення нафти газом 8,5 МПа; густина розгазованої нафти 783 кг/м³; газовий фактор 100,4 м³/т; відносна густина газу 1,105; вміст метану в газі однократного розгазування пластової нафти складає 72,7%, а азоту – 0,4%.

Задача 31. Розрахувати і побудувати криву однократного контактного розгазування нафти менілітового покладу Битківського родовища за пластової температури, використавши методи МІНГ ім. І. Губкіна та К.Б. Ашірова. Відомо: пластова температура становить 49⁰С; тиск насичення нафти газом 27 МПа; густина розгазованої нафти 867 кг/м³; газовий фактор 162 м³/т; відносна густина газу 0,69; вміст азоту в газі однократного розгазування пластової нафти складає 4,2%.

Задача 32. Розрахувати і побудувати залежність густини газу, що виділяється із нафти менілітового покладу Битківського родовища, за стандартної і пластової температур. Відомо: об’ємні частки компонентів газу відповідно становлять СН₄ – 83,7%; С₂Н₆ – 4,5%; С₃Н₈ – 2,6%; С₄Н₁₀ – 2,0%; С₅Н₁₂ – 2,4%; С₆Н₁₄ – 0,6%; N₂ – 4,2%.

Задача 33. Розрахувати фізичні властивості нафти менілітового покладу Битківського родовища в процесі однократного контактного розгазування за температури 20⁰С. Відомо: 1) компонентний склад газу: СН₄ – 83,7%; С₂Н₆ ‑ 4,5%; С₃Н₈ – 2,6%; С₄Н₁₀ – 2,0%; С₅Н₁₂ – 2,4%; С₆Н₁₄ – 0,6%; N₂ – 4,2%; 2) пластові тиск і температура 27 МПа та 49⁰С; 3) тиск насичення нафти газом за пластової температури 27 МПа; 4) густина нафти за пластових умов 751 кг/м³, а розгазованої нафти – 867 кг/м³; 5) об’ємний коефіцієнт нафти 1,3; 6) динамічний коефіцієнт в’язкості нафти 2 мПа×с; 7) газовий фактор 162 м³/т або 140 м³/м³.

Задача 34. Розрахувати фізичні властивості нафти менілітового покладу Битківського родовища в процесі однократного контактного розгазування за температури 40⁰С. Вхідні дані для обчислень взяти із попередньої задачі.

Задача 35. Розрахувати об’ємний коефіцієнт b_н нафти Старунського родовища за температур t 20, 50 і 80⁰С. Побудувати графік b_н (t). Вхідні дані: густина нафти за пластових умов 700 кг/м³, а розгазованої нафти 856 кг/м³; газонасиченість нафти 151,3 м³/м³; коефіцієнт стисливості розгазованої нафти 15,5∙10^-10 Па^-1; пластова температура та тиск 48⁰С та 28,6 МПа; густина нафтового газу за нормальних умов 0,955 кг/м³; густина води 1000 кг/м³.

Задача 36. Визначити об’ємний коефіцієнт пластової нафти Спаського родовища з використанням номограми Стендінга, якщо відомо: пластовий тиск 15,4 МПа; пластова температура 44⁰С; газовий фактор 77,3 м³/м³; густина нафтового газу за нормальних умов 0,932 м³/м³; густина розгазованої нафти 840 кг/м³. Яку похибку допускаємо в порівнянні з експериментально визначеною величиною, рівною 1,22?

Задача 37. Знайти густину нафти Північно-Долинського родовища за пластових умов, коли відомо густину розгазованої нафти 840 кг/м³, об’ємний коефіцієнт пластової нафти 1,75, відносну густину газу 0,925 і газовий фактор 295 м³/м³. Використати номограму Госліна і Додсона. Експериментально визначена величина становить 625 кг/м³. Визначити похибку розрахунку.

Задача 38. Розрахувати густину газонасиченої нафти Вільхівецького родовища за пластових умов. Відомо: газовий фактор 130,8 м³/м³; густина розгазованої нафти 870 кг/м³; густина нафтового газу за стандартних умов 1,018 кг/м³.

Задача 39. Розрахувати зміну густини (в абсолютних величинах і у відсотках) за зміни тиску і температури. Розглянути: а) воду за зміни умов від стандартних до 30 МПа і 70⁰С; б) розгазовану нафту за такої ж зміни умов; в) газонасичену нафту в області вище тиску насичення нафти газом. Зміни густин показати окремо за зміни тиску, за зміни температури, а також за одночасної зміни тиску і температури. Розглянути нафту Прилуцького родовища, для якої густина за стандартних умов 832 кг/м³, а за пластових умов 800 кг/м³.

Задача 40. Визначити динамічний коефіцієнт в’язкості розгазованої нафти родовища Гвізд за відомою густиною, використовуючи залежність Біла. Яку похибку допускаємо в порівнянні з експериментально визначеною величиною, рівною 12,7 мПа×с, якщо густина нафти становить 856 кг/м³?

Задача 41. Розрахувати динамічний коефіцієнт в’язкості розгазованої нафти Коханівського родовища за відомою густиною 992 кг/м³ при температурах 20, 30 і 50⁰С. Використати формули І.Г. Дунюшкіна та П.Д. Ляпкова.

Задача 42. Визначити динамічний коефіцієнт в’язкості пластової нафти вигодського покладу Струтинського родовища за методом Чью і Коннелі. Відомо: тиск насичення 26,5 МПа; пластова температура 72^оС; пластовий газовий фактор 180 м³/м³; коефіцієнт термічного розширення 10,6×10^-4 К^-1; динамічний коефіцієнт в’язкості розгазованої нафти при стандартних умовах 13,6 мПа×с. Яку похибку допускаємо в порівнянні з експериментально визначеною величиною, яка становить 1 мПа×с?

Задача 43. Визначити динамічний коефіцієнт в’язкості газонасиченої нафти менілітового покладу Битківського родовища за пластової температури. Вхідні дані: густина розгазованої нафти 867 кг/м³; газовий фактор 140 м³/м³; об’ємний коефіцієнт пластової нафти 1,3; пластова температура 322 К.

Задача 44. Розрахувати фізичні властивості пластової води менілітового покладу Струтинського родовища, якщо концентрація розчинених солей становить 200 г/л. Вхідні дані: пластовий тиск становить 24,3 МПа; тиск насичення води газом 24,3 МПа, пластова температура 335 К.

Поиск по сайту: