Дәріс. Қалыптаспаған режимде ұңғыны зерттеу әдісі

Дә ріс мақ саты: Ұ ң ғ ыны тоқ татқ аннан кейін тү п қ ысымының қ алпына келтіру жылдамдығ ын жә не ұ ң ғ ыны іске қ осқ аннан кейін тү п қ ысымының тө мендеу жылдамдығ ын бақ ылау.

Дә ріс жоспары: Қ алыптаспағ ан режимде ұ ң ғ ыны зерттеу. Қ ысымды қ алпына келтіру ә дісімен скважинаны зерттеу кезінде мә ліметтері тө мендегі тә ртіппен ө ндеу. 1) - байланыс графигі қ ұ ру; 2) График бойынша і жә не А анық тау.

Қ алыптаспағ ан режимде ұ ң ғ ыларды гидравликалық ә діспен зерттеген кезде серпімді режим заң ына сү йенеді. Қ абаттың серпімді қ асиеттері жә не сұ йық қ а қ анық қ ан жә не тә уелсіз газ ө лшемі қ абат жү йесінен байқ алады. Мұ ндай ө згерістер ауытқ улар деп аталады, ал жұ мыс режимі кезінде жылдам ө згеретін ұ ң ғ ыларды, ауытқ у ұ ң ғ ыларында немесе ағ ынды ауытқ уда.

Бір ұ ң ғ ыдағ ы ауытқ уды қ арастырайық, ол ү лкен тығ ыз қ абатта ү здіксіз жұ мыс жасайды.

Ұ ң ғ ы айналасындағ ы воронка депрессиясын қ оректендіру нұ сқ асы деп аталады, ал воронка радиусы -қ оректендіру нұ сқ асының радиусы. Нұ сқ ағ а қ ысым - ә сер етеді, ал ұ ң ғ ы тү біне орнатылғ ан жұ мыс кезінде – қ ысым Р_с.

Егер ұ ң ғ ыны бірден тоқ татсақ жә не жұ мыс жасау режимін ө згертсек онда оның айналасында қ ысымды қ айта бө лу процесі басталады. Нақ ты тү сіндіріп айтатын болсақ ол кезде жү ретін қ ұ былыс ұ ң ғ ы айналасындағ ы сұ йық тығ ыздығ ының ө згеруін ескеру қ ажет. Қ ысым тығ ыздығ ының функциясы болып табылады

Мұ най тығ ыздығ ының нұ сқ асы ү лкен мә нге ие болады. Ұ ң ғ ыдағ ы ө ндіріліп жатқ ан мұ найды тоқ тату кезінде контурдан мұ найдың саны тү се береді, ұ ң ғ ыны тоқ татудың алдында ұ ң ғ ы дебитінде тексертіледі.

Ұ ң ғ ыны тү сіру кезінде кө п сондай қ ұ былыстар пайда болады, тоқ тату кезіндегідей, қ ысым тү седі, воронка депрессиясы биіктігіне жеткенше ө седі, айдау ұ ң ғ ының жібергіштігі пайдаланумен сай келеді, ал айдау ұ ң ғ ысының тоқ татылуы пайдалану жіберуіне сай.

Қ исық тарды қ алпына келтіруді барлық ұ ң ғ ыларда кездестіруге болады, ол пайдалану мен белгілеуіне тә уелді емес. Қ исық тарды қ алпына келтіруді алу ұ ң ғ ыны тоқ татқ аннан кейін пайда болады. Оны режимнің жұ мыс кезінде дебит тө мендеген кезде алуғ а болады, керісінше дебит жоғ арылағ ан кезде қ исық қ ысымның қ ұ лауын аламыз. Осылайша қ исық қ ысымды қ алпына келтіру ү шін ұ ң ғ ыны тоқ тату міндетті емес. Ол ү шін келесі формуланы қ олданады, ұ ң ғ ыдағ ы сұ йық тығ ыздығ ының ағ ынын гидродинамикалық жер асты есептеулеріне пайда болғ ан онда қ исық ты қ алпына келтіру қ ысымы алынады.

= + (13)

мұ ндағ ы Q-ұ ң ғ ы дебиті, -тұ тқ ырлық, ө тімділік, h-қ абат қ алың дығ ы, ө ткізгіштік, мұ ндағ ы орташа коэффициент тығ ыздығ ының кө лемі, t-ұ ң ғ ыны тоқ татқ анда немесе жіберген кездегі уақ ыт:

У= а= ln (14)

x=ln t, b= (15)

1-ші тең дікті қ айтадан былай жазамыз яғ ни бұ л тү зу тең дігі болып табылады.

Сондық тан, ұ ң ғ ы тү біндегі қ исық қ ысымды қ алпына келтіреді , жартылай графикалық координат: x=ln t, у жә не осіндегі ісінетін тү зу тү рінде болады; мағ ынасын 2-ші формула бойынша анық таймыз, b бұ рыштық коффициент, 3-ші формула бойынша анық талады.

Қ Қ Қ ұ ң ғ ы тү біне ұ ң ғ ыны белгілейтін монометр орналастырады. Мұ ндай монометр ұ ң ғ ы тү біне тү сіріледі ол ө згеру кө рсеткіші t уақ ыт функциясында байқ алады. Сондық тан шынында қ исығ ын -ны кординатасына қ айтадан ө згертеміз де а жә не в кү нделікті коэффициент табамыз. Бастапқ ы Қ Қ Қ аймағ ы тү зуге тиісті болмайды ол соң ғ ы ағ ынғ а байланысты болады жә не сұ йық маскасының инерциясы ол 1-ші формулада мү лде қ арастырылмайды.

Қ айтадан салынғ ан қ исығ ында тү зу сызқ ық ты аймақ қ арастырылады ол екі нү ктелі коэффициент арқ ылы анық талады:

= (16)

b-анық тап, 3-ші формуладан сұ йық ө ткізгіштікті Е= -ды анық тауғ а болады:

Е= (17)

Енді белгілі болғ ан Е -нан ө ткізгіштік анық талады:

(18)

1-ші формуладан ұ ң ғ ыдағ ы анық талмағ ан радиусын анық талғ ан:

(19)

Арық талмағ ан режимде ұ қ сас ә діспен айдау ұ ң ғ ыларын зерттеген. КВД-дан айдау ұ ң ғ ыларын алу ү шін дебитпен Q ұ зақ уақ ыт жұ мыс жасағ ан ол ү шін сағ а басында ысырманы жауып айдауды жә не қ исық қ ұ лауды тоқ тату керек.Ұ зындық қ ысыммен сағ адағ ы орнатылғ ан айдау режимін жә не т.б айдау қ ысымы, сағ адағ ы ағ ынды қ ысым.

Аналитикалық ақ парат айдау ұ ң ғ ыларымен анық талмағ ан режим ү шін арналғ ан, ол ұ зындық дебитіндегі сатылы ө згерісін ө ң деу ү шін тиімді.Дебиттің сатылы ө згерісі штуцермен ысырманы ө згерткен кезде жү зеге асуы мү мкін. Бұ л жағ дайда ұ ң ғ ы манометірінде Қ Қ Қ (t) байқ алады сонда бастапқ ы дебит Q жаң а дебитке Q ұ зындық ө згерісі Q=Q -Q тә уелді.Берілген формуладағ ы Q–ғ а Q-ды қ ою керек.Нә тижесі ө згеріссіз қ алады.

Анық талмағ ан режимдегі қ абат айналасындағ ы ө ткізбейтін немесе ө ткізетін қ асиетінің қ аншалық ты тиімді екені анық талады. Бұ рышты коэффицент b аяғ ында ө ткізгіштік тө менде, онда b ө ткізгіштігі жоғ арылайды.

5.1 Теориялық негіздері.

Зерттеудің негізінде пьезоө ткізгіштік тең деуі жатыр:

(34)

мұ ндағ ы — пьезоө ткізгіштік коэффициенті, м²/с;

- уақ ыт, с.

Біркелкі ерітіндімен толтырылғ ан шексіз қ абатта орналасқ ан бір ұ ң ғ ы ү шін уақ ыт жә не аймақ тың шең берінде айналасындағ ы қ ысымның ө згерісі былай жасалуы мү мкін:

(35)

мұ ндағ ы ρ _ж – қ абат сұ йық тығ ының тығ ыздығ ы, кг/м³;

β * — серпімді сыйымдылық коэффициенті, м²/Н, (1) тең деуімен анық талады.

Оң жақ бө ліктегі екінші бө лінді инерциялық мү шені кө рсетеді. Инерциялық мү шені бө лу арқ ылы (35) Фурье тең дігі алынады:

(36)

9-суретте ұ ң ғ ының тоқ таган уақ ытындағ ы дебиті мен қ ысымының графикалық ө згерісі кө рсетілген.; Р(Т) — ү здіксіз Q дебиті Т уақ ыттығ ы жұ мыс істеу кезіндегі қ ысымның ө згеруі. T уақ ыттан бастап, уақ ытқ а (ұ ң ғ ының тоқ тағ ан уақ ыты) дейінгі ұ ң ғ ы тү бінің P_заб(t) қ ысымы орнына келтірілгені кө рсетіледі. (9 суретті қ араң ыз) келесі тең діктерді жазамыз.

Δ P₁(t)=-P(T)+P_заб(t), (37)

Δ P₂(t)=P_пл+P_заб(t), (38)

мұ ндағ ы Р(Т) — қ ысымы, егер ұ ң ғ ы зерттеу ү шін тоқ татылмағ ан болса, t уақ ытқ а (тоқ татылғ ан уақ ыты), дейін деп қ ысыммен жұ мыс істеген болар еді. (9 суретте штрихтік сызық пен кө рсетілген);

Р_пл — қ абат қ ысымы;

P_заб(t) — ұ ң ғ ы зерттеуге тоқ татылғ ан уақ ыттағ ы оның тү бінің қ ысымы.

Қ орытындысында (36) тең дікті былай шешеміз:

(39)

мұ ндағ ы Q — ұ ң ғ ы Т уақ ыттан тоқ татылғ анғ а дейін жасалғ ан ү здіксіз дебит;

в — қ абаттағ ы сұ йық тық тың колемді коэффиценті (мұ нйдың);

e_I — экспоненциалды интегралды функцияның белгісі.

T> > t болғ андық тан (39) тең дік былай болады:

- ≈ (40)

τ = Т уақ ыт ішіндегі қ ысымның тү суі былай шығ арылады:

(41)

(39) тең діктен (41) айыра отырып (40) есепке ала отырып:

(42)

немесе:

(43)

Алынғ ан санды (-1) минус бірлікке кө бейтіп нә тижесінде:

(43)

немесе:

(44)

(36) тең діктің шешімі осылай болады. Ол бойынша ұ ң ғ ы тү бі жабық жә не τ ₀ (тоқ тағ ан) уақ ыттағ ы дебит нө лге тең болады. Уақ ыт бойынша қ ысымды ө лшеу ұ ң ғ ы қ абырғ асында орын алатын болғ андық тан:

r=r_c=r_пр

мұ ндағ ы r_c, r_пр — ұ ң ғ ының физикалық жә не келтірілген радиусы.

Енді (44) тендікті былайша қ айта жазамыз:

(45)

(45) тең дік кү рделі болып табылғ андық тан, мұ нда тә жірибелі қ олданыс ү шін экспоненциялды интегралды функцияның белгілі сандарынкө рсету керек. (45) тең дікті жең ілдетіп шешу ү шін экспоненциялды интегралды функцияның Тэйлер қ атарымен деп шешеміз:

(46)

мұ ндағ ы С_э — Эйлер коэффиценті ол -0, 5772 тең.

Сараптама кө рсеткендей ү шінші жә не келесі қ атар мү шелерінің снасы аз болғ андық тан алғ ашқ ы екеуін ғ ана есепке аламыз. Осылайша (45) тең дікті қ айта жазамыз:

немесе

Тиісті қ ысқ артулардан соң соң ғ ы рет былай жазамыз:

(47)

Бұ л шешімді стационарлық емес мыс кестесінде ұ ұ ң ғ ы зерттеу нә тижесінде қ ысымның тө мендеуін қ алпына келтіру ү шін М.Маскели тапқ ан. Тағ ы бір рет естерің ізге салар болсақ, берілген тең деу қ абат жабылып, дебит нө лге тең герілгенде қ олданылады. Ал мұ ндай жағ дайда тә жірибеде кездестіру мү мкін емес.