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

то градиент потерь на трение, выраженный в единицах высоты столба жидкости, будет

Рж 2edB

или, выраженный через безразмерные коэффициенты.

(1.4-57)

(1.4-58).

Коэффициент / становится равным fi, его значение тогда можно определить по диаграмме Муди при числах Рейнольдса, соответствующих течению газа, т. е.

Re,--

(1.4-59)

При режиме «туманного» течения щероховатость труб не играет непосредственно большой роли; щероховатость ощущается только через промежуточную пленку жидкости, покрывающую стенку труб. Эта пленка может быть волнистой, за счет чего создается значительное гидравлическое сопротивление, составляющее большую часть потерь на трение. Величина потерь на трение является функцией шероховатости k. Ранее предполагалось, что толщина пленки равномерная, однако к настоящему времени выяснено, что такое предположение не соответствует действительности. Возникновение волн на поверхности жид-

10 0.8 0,6

Рис. 1.4-37. Зависимость h от biRN

костной пленки объясняется воздействием подъемной силы газа. Это явление может быть охарактеризовано числом Вебера

Ргг

(1.4-60).

Это число можно рассчитать по эксплуатационным параметрам скважины. Зная число Вебера, можно определить k по уравнению (1.4-60). В первом приближении We = 34. Более точные значения могут быть найдены по рис. 1.4-38, где We представлено в виде функции выражения

РггИж РжО

При режиме «туманного» течения и при высоких значениях Ur волновой эффект незначителен, однако толщина пленки жидкости всегда превышает шероховатость труб, т. е. \0-d. С другой стороны, при переходе к области в случае течения пробкового типа влияние волнистости жидкостной пленки может быть довольно значительным, что

Рис. 1.4-38. Связь между числом Вебера и параметром

объясняется разрушением каждой волны при столкновении ее со следующей. Отношение k/d может в таком случае достигать 0,5. Если k/ds < 0,05, то /) можно определить по диаграмме Муди. При k/d > 0,05 для расчета необходимо использовать следующую формулу:

0,067

(1.4-61)

Значительная волнистость жидкости, прилегающей к стенке труб, может обусловить заметное препятствие течению газа. Для дальнейшего упрощения расчетного метода ds можно заменить (ds-k), v - VrdllCdz-ky, a k определить методом итерации.

Градиент ускорения а. Влияние ускорения на расчет настолько незначительно, что им можно в большинстве практических случаев пренебречь. Исключением является режим «туманного» течения, лри котором практически не отмечается скольжение и скорость потока равна Ur. В данном случае градиент ускорения настолько велик, что толщиной жидкостной пленки и ее сопротивлением потоку можно пренебречь. Массовый расход потока постоянный и равен (ржгж+ +PrWr). Тогда градиент ускорения будет

(] =-(Ржж+РЛ)-. (1.4-62)

Предполагая изотермический режим изменения состояния потока при рОг, равном С, можно написать

(Рг)=Рг+МР=0.

dv = -dp.

(1.4-63)

Разделим обе части уравнения (1.4-62) на pg и заменим dvr выражением (1.4-63). Тогда

k = iPv+PrVr)yi- (1-4-65)

Общий градиент давления складывается из следующих составляющих:

Заменяя а выражением его в уравнении (1.4-65) и преобразуя, получим

1-(Ржж + РЛ)-

1 =-irn + lk- (1.4-66)

1 - (РжУж + Ргг)-f-

Таким образом, ускорение может быть учтено за счет ввода корректирующего коэффициента. Ускорение может быть значительным при низких давлениях и высоких скоростях газа, характерных обычно для верхней части подъемной колонны. В зоне перехода между областями и / (см. рис. 1.4-10) градиент давления определяется линейной интерполяцией градиентов давления, соответствующих граничным значениям. Два граничных значения RN„,», соответствующих Mv. ж, имеют

„.ж=--50+36ЛГ„.,,

W„. = 75 + 84/°:;

При структуре потока в виде «туманного» течения плотность газа, как это видно из уравнения (1.4-58), существенно влияет на градиент потерь на трение даже на границе зоны /. Величину рг, соответствующую граничному значению RNv. ж, можно рассчитать, исходя из условия постоянства массового расхода ргп откуда prvr =prUr. С помощью уравнения (1.4-58) можно определить Рг.

Течение трехфазной смеси (нефти, газа и воды). Вышеприведенные расчеты относятся к безводной смеси нефти и газа. Те же взаимосвязи можно использовать и для течения смешанных смесей (газа и воды), однако точность расчетов при этом несколько снижается. Градиент давления воды и нефти нельзя определить, если обе эти жидкости образуют устойчивую эмульсию. Если же не ожидается образования такой эмульсии, градиент давления можно рассчитать следующим образом. Вначале рассчитывается градиент давления, исходя из условия, что все сечение подъемника заполнено нефтью, а