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

воздуха скорость его фильтрации падает. Из зтого следует, что для выполнения неравенства (S.2S) 1фи неизменной массовой плоттюсти потока воздуха скорость нагнетания воды должна изменяться в том же на1фав-ленни, что и давление. В сьшучих средах пористостью порядка 35 % насыщенность Sgi Я8 SO % 1фи давлении ~ 10 бар и незначительных величинах VglVg и хфввьппает 70 % 1фи давлении ~ 40 бар и средних величинах VglVg [5.19].

№попьзование неравенства (S.2S) для исследования пористых сред и нефтей с самыми различными свойствами указывает на то, что критическая величина К/Кд может изменяться от 610" до 0-10" м/нм. Если водовоздушное отношение ниже зтой критической величины, нагнетание воды не влияет на течение прямоточного горшия.

С другой стороны, из теплового баланса видно, что для хфедотвра-щения исчезновения высокотемпературной зоны (что соответствует ( > 1) водовоздушное отношение на уровне фронта горения не должно 1фввышать граничного значения VjVg [S.19], [S.24f, [S.2S]. Для стабилизации режима влажного горения необходимо 1фи нагнетании водо-воздушной смеси соблюдать следующее условие:

V.W.V «* (5.26)

Здесь Sgi - водонасыщенность в зоне 1 (см. рис. S.2); а* - количество воздуха, необходимое 1фи влажном горении.

Граничное значение VgiVg лежит в щмделах от 1 до 2-10" м/нм [5.19], [5.25].

На основе изложенного можно сделать вывод, что название хфямоточ-ное гороше в сочетании с заводношем является наиболее общим, относящимся к процессам, характеристики которых зависят от отношения обьемов водцвоздух, а также от гидродинамических и термических условий, создаваемых в ходе зксперимента [5.26], [S.27].

Влажное горение - это хфямоточное гороше в сочетании с завсд-ношем, в ходе которого сухой водяной пар переносится через высоко-температуртую зону горения. Таким образом, значение VglVg лежит между двумя граничными определяемыми соотношениями (S.2S) и (5.26).

Нагнетание воды влияет в первую очо>едь на увеличоше эоны пара впереди фронта горения, в то время как обьем зоны повышенной темпе, ратурт уменьшается (рис. S.21). Скорость и* фронта конденсации выше скорости U/* фронта влажного горения, и вытеснение нефти из пористой среды При прохояздении горячей эоны ускорено.

Более того, эффективность вытеснения в эоне, занятой паром, возрастает вследствие увеличения размера порового плато, что может 1фи-вести к уменьшению количества нефти, поступающей в зону горения, и увеличошю скорости фронта влажного горения относительно скорости Uj,, полученной в отсутствие нагнетания воды [S.19]. Это явление хорошо показано на рис. S.22: в установившемся режиме скоростью*

m ISO

во m wo m 120 Расстояние, си

Рис. 5.21. Профнла температуры п состава газов iq>n влажном горевнп (по ма-тц>налам Французского ннстпуп нефтн) (песшс ю кшрьерш*Ъ % каолнвптж; пдот пость нефтн 0,89 г/смг; расход воздуха б пм /(м.ч), отвопинпе обманов вода/ воздух4-10~з »Г/нм; давление II бар абс):

1/-скорость фронта влажного горения; U- скорость фронта парообразования; 1/-скорость фронта конденсации воды

незначительно превышает скорость ujf фронта парообразования и толщина высокотемпературтой зоны хфактически постоянна. Анализ 1фо-филей температуры и газового состава (см. рис. S.21) показывает, что время нахоящения кислорода в высокотемпературной зоне достаточно для протекания реакции окисления в присутствии нагнетаемой воды. Действительно, анализ образцов, отобранных из области, через которую прошел фронт горения, показал отсутствие остаточных органических веществ, что наблюдалось и 1фи сухом горении [S.19]. При расходах окислителя, обусловливающих возникновение резкоочерченных высоко-температуртых фронтов, в лабораторных условиях не происходит установившегося влажного горения, в котором не сгорали бы коксообраз-ные отложения, за исключошем небольшой их части, хфимыканяцей к

20 30 40 я во вреш.н

Рмс. 5.22. Распроетршсвм фронтов 1юп впжном горевнн foaOoiee л«»ш» Пбарабс.) [5.19]:

1 - фронт конденсацин; 2 т фронт сжнгашш; 3 - фронт испарения

стшкам модели. Некоторые исследователи считают более высокую скорость продвижения фронта влажного горения следствием неполного сгорания кокса [S.28]. Однако не опровергается обусловленность наличия несгоревших отложений влиянием стенок модели или неоднородности пористой среды. Возможность и пределы осуществления неполного влажного гороои стали предметом обсуждения теоретиков [5.26], [5.27].

Следует сказать, что в ряде зкспериментов при ис1юльзовании песка, содержащего достаточно много каолинита или глины с большой удельной поверхностью (монтмориллонита), скорость Uf* не превышала Это можно обьяснить адссфбцией на глине, снижающей эффективность вытеснения нефти паром.

Высокотемпературтая эона исчезает, если скорость фронта побра-зования и/хфввышает (см. рис. 5.20, б и S.23). Из соотношения (5.26) видно, что граничное значение водавоздупшого отшшения в нагнетаемой водовоздушной смеси увеличивается 1фи возрастании u]/Fg = = 1/а* (рис. S.24). Экспериментально охфеделяемое граничное значение водовоэдушного отношения, при котором исчезает высокотемпературная зона, измшяется в пределах (3-6)-10~ м/нм в зависимости от а*. При водовоздушном отношении, обусловливающем гашение фронта горения, в некоторых пористых средах необходимое количество воздуха для влажного горения оказывается в два или три раза меньше, чем количество воздуха, необходимое при сухом горении; то же можно сказать и о количестве сожженного топлива m*/v [5.19].

Уменьшение количества сгоревшего топлива, как хфавило, не приводит к заметному уменьшению максимальной температуры 1фоцесса