Естеството на разработката на находището може да се определи предварително с помощта уравнения на материалния баланс, който отчита такива променливи като обеми на флуидите в резервоара, налягане и температури в резервоара, свиваемост, продаваеми обеми на нефт и газ и степента на движение на водата в резервоара. По-правилно би било да се каже, че това е цял набор от уравнения, с помощта на които полеви инженер може да изчисли обемите на нефт, газ и крайната вода в резервоара и да предвиди естеството и големината на промените в тези обеми в бъдещето. Но тяхното разглеждане е извън обхвата на тази книга. Трябва само твърдо да се помни, че резервоарът за нефт и газ се характеризира с много взаимосвързани променливи и че промяната в една от тях може да бъде естествена причина за промяна в други фактори. Точността на прогнозиране на такива промени зависи от точността на данните, използвани при решаване на уравнения с различни променливи. Въз основа на данните за предишното развитие на резервоара е възможно да се направят сравнително обективни количествени или полуколичествени прогнози за поведението на този резервоар в бъдеще.
Познаването на физическите закони, на които се основава уравнението на материалния баланс, дава възможност да се преоценят някои от идеите, формирани в началния период на разработване на находището. Например, ако пластовото налягане по време на процеса на разработка намалява по-бавно, отколкото се предполагаше според предварителните изчисления, това показва някакъв допълнителен източник на хранене на пласта. По този начин, в находището Мара в Западна Венецуела, естеството на добив на петрол от продуктивн резервоар в кредните отлагания не съответства на уравнението на материалния баланс. Проучванията показват, че този резервоар е допълнително презареждан от резервоара в сутерена (виж стр. 125 и фиг. 6-31). Ако се установи, че в някаква част от резервоара, налягането в резервоара и дебитът на кладенеца се поддържат при високо ниво, въпреки общия им спад в останалата част от находището, това може да послужи като индикация за възможността за съществуване на все още неизследвани участъци от находището и по този начин да доведе до откриване на нови значителни нефтени запаси.
При разработване на депозит от газов кондензат в резервоар с намаляване на Р PLпреди Р Ркондензат пада в резервоара. Уравнението на материалния баланс има вида:
тези. начална маса М Хгазова кондензатна смес в резервоара е равна на сумата от текущата маса на газовата кондензатна смес в резервоара М(т) , масата на суровия кондензат, който е паднал в резервоара към момента т– М Да се (т) и масовото производство М q (т) образувателен газ.
В случай на газов режим уравнението на материалния баланс за находище на газов кондензат може да се запише като:
където: 
- съответно първоначалния наситен с газ пори обем
отлагания и обем на порите на резервоара, зает от утаен суров кондензат
по времето т,
– начално и текущо средно налягане в резервоара,
са коефициентите на свръхсвиваемост на газовата кондензатна смес при т PLи
съответно при Р Хи 
,
е съответната плътност на газа от първоначален и текущ състав
доведени до Р ATи т О ,
е плътността на суровия кондензат, който е паднал в резервоара в момента
време тнамален до налягане 
и т PL .
При определяне на масата на произведения резервоарен газ към момента тсе използва следното повтарящи сесъотношение:
(връщане на последователности, всеки следващ член на които, започвайки от някои, се изразява според определено правило през предишните)
където: 
- маса на произведения резервоарен газ към момента т
– Δ
т,
В q .S.G. * (т- Δ т) е количеството сух газ, произведен в даден момент ти т – Δ т
респективно намалени до Р ATи т О .
Δ т- времева стъпка
– обемен коефициент на сух газ (коефициент на преобразуване на газа в
образувателен газ)
Пристрастяване 
,
,
, и 
най-надеждно се определя в резултат на експериментални изследвания с помощта на бомба PVT.
Често се използват зависимости според Reitenbach G.R., получени за Вуктилското поле, ( Р Х= 37 MPa, Р Р\u003d 33 MPa, кондензат съдържа (500 cm 3 / m 3), които имат формата:
1 –
ρ
да се 2 -
1 –
z
2 -
β
Деформационни промени в резервоара.
При разработване на газови находища, ограничени до карбонатни резервоари, ние сме изправени пред значителна промяна в пропускливостта и порьозността на резервоара при наличие на раздробяване.
Лабораторните изследвания показват, че с намаляване на налягането in situ Р PLнамаляват коефициентите на порьозност и пропускливост.
Експоненциалната зависимост на коефициента на порьозност m от налягането има формата:
където: 
– коефициент на порьозност, съответстващ на наляганията Р Хи Р,
е факторът на компресия на порите, 1/MPa.
Уравнението на материалния баланс за газов резервоар с деформируем резервоар при допускане З = 1 изглежда като:
(уравнението се използва, когато З ≥ 0,8 )
Когато резервоарът се деформира, коефициентът на насищане с газ се променя поради намаляване на обема на порите и разширяване на остатъчната вода, т.е. текущият коефициент на насищане с газ е функция от налягането 
.
Тогава уравнението на материалния баланс се записва като:
където: 
е обемният коефициент на еластичност на течността
AT
показано на графиката.
1 - зависимост с недеформиран колектор.
2 - зависимост за деформируем колектор.
Поради деформацията на продуктивния резервоар крива (2) е разположена над съответната крива на зависимост при липса на деформация (1), което се обяснява с намаляване на обема на порите на резервоара с течение на времето.
В 
= 0 линии (1) и (2) се сближават в една точка, тъй като независимо от деформацията на формацията, количеството газ, произведено от времето, когато 
= 0 трябва да е равно на първоначалния запас от газ в резервоара.
Материален и топлинен баланс на горивните процеси
Горенето, като всеки химичен процес, се подчинява на основните закони на природата (например законът за запазване на материята и енергията), което дава възможност да се оцени теоретично количеството окислител, необходимо за изгарянето на вещества и материали; състав и обем на продуктите от горенето; количеството отделена топлина; температура...(ТОРИЯ НА ГОРИНЕ И ВЗРИВА)
материален баланс.
Съгласно закона за запазване на масата, количеството на входящите вещества ^GH трябва да бъде равно на количеството вещества GK, получени след завършване на процеса, т.е. без да се вземат предвид загубите: в практически условия обаче загубите на вещества (? Gn) са неизбежни, следователно материалният баланс се съставя както за отделен процес, така и ...(ПРОЦЕСИ И АПАРАТИ НА ХИМИЧЕСКО ИНЖЕНЕРИНГ)
материален баланс.
Общото количество на изпарената влага се определя по уравнение (6.8). Въз основа на уравнение (6.7) могат да се изчислят концентрациите на разтворите между черупките. Например, за изпарител с двойна обвивка, концентрацията след първата обвивка се дава с където Wi- консумация на изпарена влага ...(ПРОЦЕСИ И ОБОРУДВАНЕ ЗА ХРАНИТЕЛНО ПРОИЗВОДСТВО)
Пренос на топлина в затворена система. Уравнение на топлинния баланс
Ако се изолира система от няколко тела и се създадат условия за техния топлообмен помежду си, тогава ще се установи топлинно равновесие. В резултат на топлообмена телата ще имат еднаква температура. Този факт е експериментален и се наблюдава при всички случаи на топлопреминаване (понякога се счита за нула...(МОЛЕКУЛНА ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА)
Топлинен баланс при заваряване
Основният дял на топлинната енергия при точковото, релефното и шевното заваряване се генерира поради действието на обемно разпределен източник. Ролята на вторичните източници в общия топлинен баланс се счита за незначителна. Техният дял не надвишава около 10% от общата енергия, генерирана в зоната между електродите,...(ТЕХНОЛОГИЯ НА КОНСТРУКЦИОННИТЕ МАТЕРИАЛИ: ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НА ОПИСИТЕЛНОТО ЗАВАРЯВАНЕ)
Съгласно закона за запазване на теглото на веществата, количеството (масата) на изходните материали, взети за производството на билков препарат или готово лекарство, трябва да бъде равно на количеството (масата) на получените материали (готов продукт + странични продукти + отпадъци). Тази позиция може да се изрази със следното равенство:
ж 1= ж 2+ ж 3+ ж 4
където ж - изходни материали; ж 2 - крайния продукт; gz- странични продукти; ж 4 - отпадъци (всички в килограми).
На практика обаче количеството на получените материали винаги е по-малко от количествата на взетите изходни материали. Това се обяснява с факта, че във всяко производство има материални загуби. Следователно, горното уравнение трябва да приеме следната форма:
ж 1=( ж 2+ ж 3+ ж 4)+ ж 5
където ж 5 - материални загуби в килограми.
Последното уравнение се нарича уравнение на материалния баланс; под материален балансразбират връзката между количеството суровини, готовия продукт, страничните продукти, отпадъците и материалните загуби.
материалните загуби са различен произход. Има механични загуби, които се наблюдават най-често при липса или недостатъчна механизация на движението на обработваните материали (разлив, пръскане, ферма, счупване и др.). Може да бъде физични и химичнизагуби, например по време на екстракция (непълно извличане на активни вещества), филтрация (загуба на летливи разтворители по време на вакуумно филтриране), изпаряване (загуба на етерично масло и валерианова киселина по време на вакуумно сгъстяване на екстракта при производството на гъст екстракт от корен от валериана ) и др. Възможни са и загуби химическиред, най-често в резултат на непълна реакция. Например, ако реакцията между арсенов анхидрид и поташ не протича напълно (поради неспазване на топлинния режим), полученият в този случай разтвор на арсен ще съдържа намалено количество калиев арсенит.
Материалният баланс е от голямо практическо значение, тъй като той като в огледало отразява степента на съвършенство на технологичния процес. Следователно, колкото по-пълно е то, толкова по-подробна е технологията на това лекарство; колкото по-малък е балансът от различни видове загуби, толкова по-правилно се извършва производственият процес. Напротив, колкото повече материални загуби в баланса, толкова по-малко усвоена е технологията на това лекарство и толкова повече различни видове неизправности в него.
Материалният баланс може да бъде представен под формата не само на алгебрично уравнение, но и под формата на таблици за приходи и потребление на материали. В приходната част на баланса се дават количествата материали, въведени в производството, а в разходната част - получените количества материали и загубите. Сумите на приходната и разходната част на баланса трябва да са еднакви.
Материалният баланс може да бъде показан и като диаграма.
Материалният баланс може да се състави: 1) за един етап, операция или натоварване; 2) за единица време (час, смяна, ден); 3) за единица готов продукт (на 1000 или 100 кг). Първата форма на баланса се осъществява в периодичен технологичен процес, като балансовите данни могат да се използват като отправна точка при съставяне на производствения график. Втората форма на материални изчисления се използва в непрекъснат процес, за да се установи количеството суровини, изразходвани за един час (смяна, ден), и количеството на получените продукти в този случай и загубите. Материалният баланс, изготвен за 1000 или 100 кг от крайния продукт, е удобен с това, че незабавно дава разходни норми за суровини.
В зависимост от характеристиките на суровините, балансът за някои етапи на производство се осъществява не само по отношение на масата на материалите, но и по отношение на тяхното качество. съставни части. Например за растителни материали - за екстрактивни вещества (включително активни съставки), влага и неразтворими сухи вещества, за алкохол - за абсолютен алкохол и вода. Трябва също да се отбележи, че материалният баланс може да бъде съставен по отношение не само на всички материали (общ баланс), участващи в процеса, но и на всеки един от тях.
С помощта на уравнението на материалния баланс е възможно да се определят такива важни характеристики на технологичния процес като продукция, технологични отпадъци, коефициенти на потребление, разходни норми.
Изход(η) -процент от количеството готови продукти (g1) към количеството суровини (g2):
Технически отпадъци(ε) - съотношението на материалните загуби към теглото на суровините, изразено като процент:
съотношение на разходите.(Kpacx) - съотношението на общата маса на суровините към масата на получения крайен продукт:
Използвайки коефициента на потребление, е лесно да се изчисли необходимото количество суровини - разходни норми(Npacx), умножавайки числата на фармакопейната (или MRTU) рецепта по коефициента на потребление. Ако технологичният процес е придружен от образуване на отпадъци, които се преработват в странични продукти и отпадъци, всички горепосочени изчисления стават малко по-сложни. В този случай продукцията и технологичните отпадъци се определят не от масата на суровините, а като процент от теоретичната продукция:
Коефициентът на потребление се изчислява и като съотношение на теоретичния добив към масата на готовия продукт.
Лекция 2. Уравнения за разработване на находища (част 1)
При изчисляване на показателите за развитие на полето основните уравнения са:
- материален баланс,
- Технологичен режим на работа на кладенци,
- поток на течности към кладенеца,
- движения в щранговете.
Решението на тази система от уравнения дава възможност да се намерят модели на движение на флуида в находището и в кладенеца.
Уравнения на материалния баланс
Уравненията на материалния баланс се използват за определяне на показателите за разработване на находище, запаси от находища на базата на данните за обемите на газ и течност, взети от тях.
Съгласно принципа на материалния баланс, първоначалната маса Mn на нефта в резервоара е равна на масата на нефта, извлечена към времето t Mdob и масата на маслото, оставащо в моста на резервоара:
Анализ на разработването на нефтен и газов резервоар въз основа на полеви данни по метода на материалния баланс
Нека обозначим общия обем на наситената с нефт част от находището като Vn, обема на резервоара, зает от газовата шапка, като Vg. При първоначално пластово налягане, равно на налягането на насищане на нефт с газ Psat, обемният коефициент на нефта е bno, обемният коефициент на газовата шапка е bgo, а първоначалното газосъдържание на нефта е Г0.
При изтегляне на нефт (при стандартни условия) и вода Qv от находището средното налягане в резервоара намалява до P. При налягане P обемните коефициенти на нефт bn, газ bg, вода bv, газово съдържание на нефт G. По време на разглеждания период на развитие, формационната вода Wv нахлува в находището, а средната ГОРвъзлиза на стойност.
Използваме метода на материалния баланс. Налягането при първоначално налягане и температура на резервоара съдържа масло Gн* bno. По време на разработката, когато налягането падна до текущата стойност на Р, обемът на маслото стана (Gн? Qн) bн. Количеството избрано масло ще бъде определено:
Промяната в количеството свободен газ в резервоара ще се определи, като се вземе предвид неговият обем, освободен от маслото при намаляване на налягането.
В началото на разработката количеството свободен газ в резервоара се определя от съдържанието му в газовата шапка. Ако относителният обем на газовата капачка се означава с
тогава обемът на свободния газ в резервоара ще бъде GnbnoGsh, а общото количество газ, като се вземе предвид обемът, разтворен в нефт, ще се определи от израза:
Ако през разглеждания период на разработка газът се извлича от резервоара заедно с нефт (- средният газов коефициент за този период), тогава обемът на свободния газ в резервоара при налягане P ще бъде изразен по следния начин:
Намаляването на обема на свободния газ в резервоара се определя от разликата между неговите запаси в първоначалния момент и при текущото налягане:
Обемът на водата във водоема се е променил през разглеждания период на развитие със стойността:
Тъй като не се вземат предвид незначителни промени в обема на поровото пространство в нефтения и газовия резервоар по време на процеса на разработка, намираме, че сумата от промените в обемите на нефт, свободен газ и вода трябва да бъде равна на нула. Като вземем предвид (2.1), (2.2) и (2.3), стигаме до равенството на израза:
израз (2.3)
Това равенство (под числото 2.4) е обобщен израз на материалния баланс при разработването на нефтено-газово находище, без да се отчита промяната в обема на порите му от налягане.
Нека въведем обозначението:
Този „двуфазен обемен фактор”, който зависи от налягането, характеризира промяната в единичния обем на нефт и газ, когато налягането намалява от текущото налягане в резервоара до атмосферното налягане. Очевидно, при първоначалното налягане в резервоара, когато, стойност.
Преобразуването на уравнение (2.4), като се вземе предвид (2.5), води до формулата за изчисление на първоначалните нефтени запаси в нефтено-газовото находище:
Ако резервоарът нямаше връзка с водоносния хоризонт, тогава водата нямаше да може да нахлуе в него () и нямаше да бъде взета с нефт (). В този случай първоначалните нефтени запаси в нефтено-газово находище се определят от последния израз без член в числителя.
За да оценим влиянието на механизмите на разширяване на газовата шапка, проникване на разтворен газ и вода в резервоара върху добива на нефт по време на разработването на нефтен и газов резервоар, ние привеждаме последното уравнение до следния вид:
Разделяйки двете страни на това равенство на дясната му страна, получаваме израз, равен на едно:
Числителите на членовете от лявата страна на получения израз характеризират съответно промяната в първоначалния обем на нефтената част на резервоара, първоначалната газова шапка и ефективния обем вода, постъпила в резервоара. Общият знаменател на всички термини изразява обема на резервоара на общия добив на нефт и газ при текущото налягане в резервоара. Очевидно всеки термин представлява дял (коефициент на извличане на нефт) от общия добив от резервоара, получен чрез различни механизми. В нотацията на Пиърсън, който за първи път е получил уравнението, ние записваме относителните количества нефт, произведени поради проявата на режими:
разтворен газ:
разширение на газовата капачка:
воден режим:
Пример 2.1
Оценете първоначалните петролни запаси и коефициентите на добив на нефт на нефтени и газови находища.
Общият обем на нефтонаситената част на находището е Vn = 13,8 107 m3, обемът на резервоара, зает от газовата шапка е Vg = 2,42 107 m3.
Начално налягане в резервоара, равно на налягането на насищане на нефт с газ, =Pnas= 18,4 MPa; обемен коефициент на маслото при първоначално налягане bno = 1,34 m3/m3; обемен коефициент на газова шапка 0,00627m3/m3; първоначално газово съдържание на нефт = 100,3 m3/m3.
При добив от находището Qn = 3,18 106 m3 нефт (при стандартни условия) и вода Qw = 0,167 106 m3, средното налягане в резервоара намалява до Р=13,6 MPa, газосъдържанието намалява до Г = 75 m3/m3. При налягане Р=13,6 MPa обемен коефициент на масло bн = 1,28 m3/m3 и обемен коефициент на газ bg = 0,00849 m3/m3, обемен коефициент на вода bv = 1,028. По време на периода на разработка средният GOR се оказа = 125 m3/m3; водата от водоносната зона нахлува във водоема
Wv = 1,84 106 m3.
Нека изчислим първоначалните запаси от петрол. Първо, определяме относителния начален обем на газовата капачка и стойността на двуфазния обемен коефициент, използвайки съответните формули:
Нефтените запаси в резервоара ще бъдат:
За разглеждания период на разработка коефициентът на добив на нефт с относително понижение на налягането в резервоара с 26,1% е:
Разработването на нефтено-газово находище при липса на хидродинамична връзка с водосбора (количествата на навлизаща и изтеглена вода са равни на нула) и изходните данни на предишния проблем може да се осъществи с първоначални нефтени запаси и нефт коефициент на възстановяване m3, .
Нека оценим влиянието на механизмите на разширяване на газовата шапка, навлизане на разтворен газ и вода в границите на резервоара върху добива на нефт при разработването на нефтен и газов резервоар за m3.
Използвайки горните формули, ние определяме относителните количества масло, произведено поради проявата на режимите:
разтворен газ:
разширение на газовата капачка:
воден режим:
Сумата от участието на три механизма в производството на петрол е равна на едно. Интересно е, че в разглеждания момент на развитие на резервоара доминираща форма на енергия на резервоара е енергията на газа, освободен от разтворения в него нефт. Поради този фактор е произведено 45% от петрола. Механизмът на изместване на нефт от вода представлява 31% от произведения нефт, 24% са взети поради разширяването на газовата шапка.
Пример 2.2.
Изчислете запасите на газ в газовата шапка на нефтено-газовото находище и общия добив на газ от него, което осигурява постоянен обем на газовата шапка с намаляване на средното налягане в резервоара от начална до температура на резервоара С. Общият обем на резервоара, зает от газовата шапка, е m3. Средна порьозност, насищане на обема на порите със свързана вода, съдържание на диспергирано масло в обема на газовата шапка. Относителната плътност на газа е 0,66.
Решение. Нека определим обема на газа в газовата шапка от известния обем на резервоара, порьозност и насищане (в милиони m3):
Обемният коефициент на газа се изчислява по формулата:
където е стандартното и средното текущо налягане в резервоара; стандартна температура (273K) и температура на резервоара; z коефициент на свръхсвиваемост.
Нека намерим стойностите на z. И така, при първоначално налягане z=0,914 и при текущо Ppl = 16,1 MPa, стойността на z е 0,892. Получаваме:
bth, = 0,3663* 10-3*0,914*(374/22,1) = 0,00566 m3/m3.
bg \u003d 0,3663 * 10-3 * 0,892 * (374 / 16,1) \u003d 0,00759 m3 / m3.
За да прехвърлим обема на газа от резервоара към стандартни условия, използваме реципрочните стойности на получените обемни коефициенти:
176,7 m3/m3.
138,1 m3/m3.
Първоначални запаси от газ при стандартни условия:
Gg. st = 3,09 * 106 * 176,6 = 545 * 106 m3
С намаляване на налягането в резервоара, обемът на газовата капачка ще се увеличи, ако газът не се изтегля. За да остане обемът на газовата капачка непроменен, е необходимо да се извлече следното количество газ:
За условията на проблема имаме:
До времето, разгледано в задачата, когато налягането в резервоара спадне до 16,1 MPa, е необходимо да се вземат 25,4% от първоначалните резерви от газовата шапка, така че размерите на газовата шапка да не се променят.
