Cтраница 3
Добывающая скважина пронизывает толщу горных пород от поверхности до продуктивного пласта и, естественно, взаимодействует со вмещающей геологической средой. В стволе и, тем более, - лифте добывающей скважины в связи с интенсивным перемешиванием потока в весьма протяженной ( по сравнению с ее диаметром, равным 2гс) скважине обычно вполне допустимо осреднение температуры и давления по поперечному сечению потока. В реальных системах этого разделения давлений и температур не существует. Тем не менее погрешности, вносимые этим допущением, значительно меньше погрешностей, вносимых измерениями параметров этих зависимостей - коэффициентов теплоотдачи, теплопроводности, теплоемкости частей скважины, ее продукции и окружающей скважину геологической среды. Такое приближение названо в [152, 154] баротропным, что явно отражает существо приближения. [31]
В этом методе весьма важно правильно измерить среднеинтегральную температуру Т, что, вообще говоря, связано с известными трудностями, так как там, где подводится ( отводится) тепло, температура неизбежно распределена неравномерно. Для измерения среднеинтегральной температуры жидкости или газа либо организуют тщательное их перемешивание, либо ( что чаще всего) измеряют температуру в нескольких точках поперечного сечения потока с последующим их осреднением. Еще более сложно эта задача решается в случае, когда тепло воспринимается твердым телом. В этом случае задачу осреднения температуры решают чаще всего путем специального выбора места расположения термопары - ее располагают в том месте, где температура наиболее близка или, в лучшем случае, равна среднеинтегральной температуре. Например, при линейном изменении температуры по толщине пластины, взятой в качестве тепловоспринимающего тела, термопару следует располагать в среднем сечении пластины. В случае произвольного расположения термопары при определении теплового потока либо отождествляют измеренную температуру с расчетной, предварительно приняв меры к уменьшению возможной погрешности из-за этого допущения ( уменьшенные размеры тела, использование материала с высокой теплопроводностью), либо проводят предварительную тарировку всего устройства для измерения теплового потока. [32]
Обычно усреднение производится как определение среднеинтеграль-ного значения искомого параметра. Наиболее важным в таких расчетах является усреднение температуры, которое может производиться как по сечению, так и по длине потока. Так как плотность и теплоемкость вещества зависят от температуры, а скорость может быть неравномерно распределена по сечению, то осреднение температуры по сечению может быть осуществлено следующим образом. [33]
В опытах измеряют q, tc и tm и рассчитывают коэффициент теплоотдачи. При расчете а в выборе местных значений q и tc обычно не возникает неопределенности; эти величины берутся на поверхности тела. Температура жидкости переменна по потоку, в то же время выбор расчетного значения tm законом Ньютона - Рихмана не предопределен. Поэтому приходится уславливаться, какую величину температуры жидкости выбирать за расчетную. О методах осреднения температуры жидкости будет сказано ниже. [34]
Основные недостатки методов обусловлены следующими обстоятельствами. Помимо того, что стационарным методом возможно определить только один коэффициент теплопроводности Л, в большинстве случаев установление стационарного режима при фактически применяемых размерах образцов достаточно длительно. Это неприемлемо для материалов, свойства которых изменяются со временем. Особенно важно для стационарных методов соблюсти точные размеры и ферму образца, что не всегда возможно. При реализации одномерных потоков, как, например, в неограниченной пластине, необходимы образцы, существенно отличающиеся по размерам, причем огромное значение имеет трудно выполняемое условие постоянства на большом протяжении минимального размера. На практике при длительном процессе получаются заметные боковые утечки тепла. Для их устранения необходимо усложнять аппаратуру, вводя дополнительные изоляцию, охранные приспособления и термопары для контроля и осреднения температур. Заметные трудности возникают из-за необходимости создания идеального контакта между образцом, холодильником и нагревателем. [35]
Поэтому указанный способ расчета объектов имеет лишь приближенный характер. Более точно расчеты сложных объектов можно провести лишь в том случае, если известно распределение изотерм и линий тока, которое можно определить опытным путем при помощи методов гидро - или элект оана-логии. Однако для таких расчетов необходимо использовать современную вычислительную технику. Наиболее надежные данные по теплопроводности сложных объектов можно получить только путем непосредственного эксперимента, который проводится или на самом объекте или на его уменьшенной модели. При выводе расчетных формул принималось, что температуры поверхностей тела постоянны. В практических расчетах это условие не всегда удовлетворяется. В таких случаях поступают следующим образом. Если в отдельных точках поверхности температуры отличаются незначительно, то производят осреднение температур по поверхности, и с этой средней температурой расчет производится, как с постоянной. [36]