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

Форма «д». Дисперсионной средой является вода.

Капли нефти, внутри которых формируются газовые пузырьки, также представляют конгломераты, скорость которых возрастает. При определенных условиях газовые пузырьки разрывают поверхность нефтяной капли и попадают в водную фазу. Относительная скорость газовых пузырьков возрастает, по приводит к увеличению плотности смеси.

Форма «е». Дисперсионной средой является нефть, в которой движутся раздельно капли воды и пузырьки газа.

Если скорость восходящего потока нефти меньше скорости оседания капель воды, то водная фаза будет скапливаться в нижней части подъемника, приводя к увеличению плотности смеси.

Форма «ж». Дисперсионной средой является вода.

Капли нефти и пузырьки газа движутся раздельно.

Анализ приведенных форм движения флюидов показывает, что они не являются стабильно существующими как по длине подъемника, так и во времени. Действительно, форма «е» является граничной для формы «г». При определенных условиях движения форма «е» может перейти и в форму «ж». Форма «ж» является граничной для формы «д».

Рассмотренные формы движения смеси относятся к типу эмульсионных структур (пузырьково-капельных).

Такое многообразие форм движения флюидов на рассматриваемом интервале (от забоя до устья скважины) существенно осложняет математическое описание самого процесса движения.

6.5. КРИТЕРИИ ВЫДЕЛЕНИЯ СТРУКТУР И ФОРМ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ ПОТОКОВ

Существует несколько критериев выделения структур газожидкостных потоков.

1. Относительная скорость газовой фазы Ъц

а. Если относительная скорость и,, < (30-40) см/с, то структура эмульсионная.

б. Если (30-40) см/с < и,, < 120 см/с, то структура четочная.

в. Если и,, >120 см/с, то структура стержневая. Совершенно очевидно, что критерий относительной скорости может быть использован только для приближенной оценки структуры ГЖС.

2. Объемное расходное газосодержание р Рассчитывается по зависимости (6.4).

Принимается, если:

а. р < 0,2 - то структура эмульсионная;

б. 0,2 < р <0,7 - то структура четочная;

в. р > 0,7 - то структура стержневая.

Более обоснованными являются критерии, базирующиеся на

специальных экспериментальных исследованиях.

3. Модифицированные скорости жидкой и газовой фаз Модифицированная скорость жидкой фазы \) вычисляется по

следующей зависимости:

\0,25

где ц, - приведенная скорость движения жидкости, м/с;

р,, Pg - соответственно плотности жидкости (нефть+вода) и воды, кг/м;

Og, - соответственно поверхностное натяжение на границе газа с водой и нефтью, Н/м.

Модифицированная скорость газовой фазы м, рассчитывается так:

(6.96)

где 1) - приведенная скорость движения газа, м/с; р,. - плотность газа, кг/м;

Рвозд - плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м\

а. Предельное значение модифицированной скорости жидкости, определяющее границу существования эмульсионной структуры, составляет

\)Z <0,305 10-(6,43-и™)". (6.97)

б. Предельное значение модифицированной скорости жидкости, определяющее границу существования четочной структуры, составляет:

u;;::;<o,263(u,-2,62). (6.98)

Рассмотренные критерии Х), и, пригодны только для оценки эмульсионной и четочной структур ГЖС.

4. Критерии, основанные на безразмерной скорости газа Безразмерная скорость газа \) рассчитывается при данных термобарических условиях по формуле:

где а-поверхностное натяжение на границе «газ-жидкость», Н/м.

а. Область существования эмульсионной структуры характеризуется предельным значением безразмерной функции L, зависящей от безразмерной скорости газа и.

(6.100)

где 2 - безразмерные функции, зависящие от безразмерного диаметра Dg,

D,=d

(6.101)

где d - внутренний диаметр трубы, в которой движется ГЖС, м.

Зависимости L,Lb функции безразмерного диаметра представлены на рис. 6.11.

б. Предельное значение безразмерной функции, определяющее область существования четочной структуры L,,, вычисляется при данных термобарических условиях по формуле:

2,0 1,5 1,0 0,5 О

Рис. 6.11. Зависимости безразмерных функций L, и Ц от безразмерного диаметра