Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 [ 101 ] 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270

- эмульсионно-пузырьковая структура типа (Н+Т)[В

с„«кр.2 приф, <0,65;

- эмульсионно-четочная структура типа (Н-(-Г)/В

йс„«кр.2 приф,.>0,65. Таким образом, следует отметить: несмотря на значительное количество критериев оценки структур и форм потоков, на сегодня не существует единого комплексного критерия в силу большого разнообразия форм потоков и недостаточной их изученности.

6.6. ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ПОДЪЕМА ЖИДКОСТИ

От того, насколько глубоко и как правильно понимается физическая сущность процесса подъема жидкости, можно сформулировать основные направления для его изучения и требования при практическом осуществлении. Несмотря на огромное количество работ в теории и практике подъема жидкости из скважин, у исследователей не существует единой точки зрения на физическую сущность этого процесса. Поэтому кратко остановимся на существующих точках зрения об основной причине подъема жидкости в вертикальных трубах.

1) Подъем жидкости за счет энергии расширяющегося газа.

Д. Верслюис (1930) считает, что «...для поднятия необходим некоторый источник энергии и этим источником энергии является расширение газа в подъемной трубе. Мы здесь не будем касаться вопросов, каким образом работа, совершаемая расширяющимся газом, вызывает поднятие жидкости и газа; предположим только, что расширение газа при поднятии его от забоя до устья является главным источников энергии, вызывающим поднятие смеси».

Действительно, при сжатии газа в компрессоре часть энергии теряется безвозвратно, другая же часть расходуется на изменение объема газа (сжатие). Расширение сжатого газа будет происходить за счет энергии, затраченной на его сжатие, то есть энергия сжатого газа может быть израсходована на его расширение.

Другая сторона вопроса - какие явления могут возникнуть в системе, в которой находится сжатый газ, в процессе его расширения?

Исходя из точки зрения Д. Верслюиса следует, что если расширения газа при подъеме его от забоя до устья не имеется, то исчезает и главный источник энергии, вызывающий подъем смеси. Более

того, подъем жидкости невозможен и при использовании других несжимаемых рабочих агентов (например, жидких или твердых).

Допустим, имеется бассейн с водой плотности р. Под уровень опущена вертикальная труба А на глубину (рис. 6.13). При этом погружении И, под уровень: Н,= const, а давление в сечении 1-1

P,= h,pg. (6.111)

Пусть по трубке Б в сечении 1-1 в трубку А подается несжимаемая, нерастворимая жидкость с плотностью Pj, причем Pi<P-

При определенном расходе жидкости с плотностью р, средняя плотность смеси р в трубе А (рис. 6.13 б) станет настолько меньше р, что смесь поднимается на высоту Л,, до сечения 2-2.

Считая потери на трение смеси пренебрежимо малыми, можно записать следующее условие:

Л = Рс„5(+Л„)- (6-112)

При дальнейшем увеличении расхода жидкости с плотностью Pj начинается излив смеси из трубы А в сечении 2-2, расположенном над уровнем воды в бассейне на высоте h.B рассмотренном

Рис. 6.13. Физическая сущность процесса подъема жидкости

примере подъем воды на высоту произведен без использования энергии расширяющегося газа. Это убеждает нас в том, что рабочим агентом может служить несжимаемая нерастворимая жидкость меньшей плотности, чем поднимаемая.

Эффект подъема жидкости на высоту Л,, может быть получен и в случае применения вместо жидкостей твердого тела с плотностью Р2< р (например, твердые полиэтиленовые шарики небольшого диаметра). Рассуждая аналогично вышеописанному, мы придем к выводу, что процесс подъема жидкости может быть осуществлен и твердым рабочим агентом.

Таким образом, подъем жидкости может быть произведен жидким или твердым рабочим агентом, что не позволяет с»штать энергию расширяющегося газа основной причиной подъема жидкости в любом случае.

Если в качестве рабочего агента используется сжатый газ, то при его расширении объем системы «жидкость-газ» в подъемных трубах увеличивается, что приводит к снижению плотности смеси и подъему ее на определенную высоту.

2) Основной причиной подъема является относительная скорость движения фаз с различными плотностями.

Г.И. Белодворцев (1939), анализируя физический процесс движения газожидкостной смеси в подъемных трубах эргазлифта, писал: «Несмотря на происходящие от естественного скольжения потери энергии, скольжение следует считать положительным фактором, так как оно является первоисточником движения газожидкостной смеси».

Исходя из этой точки зрения подъем жидкости невозможен при использовании рабочего агента, растворяющегося без остатка в поднимаемой жидкости и имеющего плотность, меньшую плотности поднимаемой жидкости. Возвратимся к условию первой задачи, когда поднимаемой жидкостью является вода. Пусть по трубке Б в трубку А подается спирт (метиловый или этиловый). Несмотря на неограниченную способность растворяться в воде (что приводит к невозможности возникновения относительной скорости движения), при определенном расходе спирта смесь поднимается на какую-то высоту, и может начаться излив смеси. Таким образом, хотя мы полностью исключили даже возникновение относительной скорости движения, мы, несмотря на это, осуществили процесс подъема воды. Это говорит о несостоятельности этой точки зрения, хотя в про-