Решение общего дифференциального уравнения установившегося потенциального одномерного потока. Показатель формы потока

При условии вытеснения флюида из пласта или его нагнетания в пласт через галерею или скважину условимся принимать за координату произвольной точки пласта расстояние r до этой точки от:

1) галереи (для прямолинейно- параллельного потока);

2) центра контура скважины в основной плоскости (плоскости подошвы пласта) фильтрации (для плоско-радиального потока);

3) центра полусферического забоя скважины (для сферически-радиального потока).

В случае одномерного потока пласт представляется укрупнённой трубкой тока, а из условия неразрывности потока (уравнение 2.3.) следует, что при установившейся одномерной фильтрации массовый расход жидкости в единицу времени (массовый дебит G) через все изобарические (эквипотенциальные) поверхности, определяемые уравнением r=const, в трубке тока будет один и тот же. Таким образом,

r u= G /F( r ), (3.2)

где F=F(r)- площадь эквипотенциальной поверхности в функции координаты r. Отметим, в данном случае средняя скорость фильтрации на некоторой эквипотенциальной поверхности совпадает со скоростью фильтрации в любой точке этой поверхности.

Определим величину площади F для различных видов одномерных потоков:

а) прямолинейно-параллельный поток - F( r )=Bh;

б) плоско-радиальный поток - F( r ) =2p h r;

в) радиально-сферический поток - F( r ) = 2p r2.

Обратившись к уравнению (2.7) следует отметить, что положительный массовый дебит будет в тех случаях, когда r отсчитывается от стока, т.е. галерея или скважина - эксплуатационная. Приравнивая правые части (2.7) и (3.2), получим общее дифференциальное уравнение трех простейших видов потенциального одномерного потока:

 

(3.3)

 

где Аи jимеют значения:

* прямолинейно-параллельный поток - A=Bh, j=0;

*плоско-радиальный поток - A =2p h, j=1;

* радиально-сферический поток - A = 2p, j=2.

Параметр jполучил название показателя формы потока, т.к. характеризует вид одномерного течения.

 

Разделив в (3.3) переменные и проинтегрировав, получим

 

, (3.4)

 

где С - произвольная постоянная, определяемая из граничных условий.

Из формулы (3.4) следует, что она верна при значениях j=0;2. При j=1 (плоскорадиальный поток) интегрирование (3.3) даёт

 

. (3.5)

 

Найдем единственное решение, соответствующее заданным граничным условиям, т.е. определим постоянную С. Наиболее часто представляются следующие два варианта задачи:

1. Известны: постоянный массовый дебит G и значение потенциала j на одной из граничных поверхностей рассматриваемой области пласта, например, на питающем контуре (пластовое значение потенциала) эксплуатационной галереи или скважины (G=G0=const, j = j к при r=rк).

Подставляя данные значения в (3.4) получим

 

. (3.6)

 

Для замыкания данного уравнения необходимо соотношение для массового дебита

G=G0=const.

2. Известны: значения потенциалов на двух граничных поверхностях пласта, например, на забое скважины и на границе пласта с областью питания (на контуре питания). Таким образом,. j = j с при r=rc; j = j кприr=Rк . Подставляя в равенство (3.4) один раз значения Rк и j к, а другой раз значенияj с и rc, исключая из двух полученных уравнений постоянную С, найдём массовый дебит G или объёмный дебит Q:

(3.7)

 

где значения А и j приведены выше.

 

Исключая из (3.6) величину G / A, при помощи формулы (3.7) получим

 

(3.8)

 

По (3.8) можно определить значение потенциала для любой точки пласта с координатой r, если дебит не известен.

В случае плоскорадиального потока (j=1) соответственно рассмотренным выше двум вариантам задачи и поставленным граничным условиям получим равенства:

(3.9)

 

(3.10)

 

Таким образом, формулы (3.9), (3.10) действительны только для плоскорадиального потенциального потока любой жидкости. Для других видов одномерного движения имеем формулы (3.7), (3.8). Распределение градиента потенциала описывается зависимостью (3.3).

 






Дата добавления: 2016-11-29; просмотров: 1349; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2019 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.008 сек.