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

характерных для сухого горения, отмечены звездочкой, например.

Что же касается второй части кривой профиля температуры, то, как видно (см. рис. 6.2, б), зксперименталы1ые данные указывают на установление псевдостабилизированного режима, при котором скорости продвижения точек с температурами Г„ и Г, постоянны и равны и* причем Uf*> ui*. При зтом тепловой, а следовательно, и гидродинами11ес-кий режимы являются стабилизированными и ьюжно заменить реальный температурный профиль приближенным, имекнцим вид ступеньки (см. рис. 6.2, б).

Проводя рассуждения, аналогичные описанным выше, и приняв за начальную температуру для знтальпии, получим следующую запись теплового баланса:

т., [ЛГ, (ТТ.) ЛГ. (Т,)] + т,. [Sff, (TS) ЛГ. (Т,)] -ь

{рс)* [(TS - Т.) «,* -f (Т\ - Т,) «*]. (6.15) Сокращая почленно (6.14) и (6.15),получаем:

= (рг)* (Т,-То«* (6.16)

Массовая скорость нагнетаемой воды, поступающей иа фронт горения, записьшается в виде

=рЛ.,, (6.17)

где pg - плотность воды; Vgf - объемная скорость воды, поступакнцей на фронт горения (обе величины взяты при стандартных условиях). Подставляя (6.7), (6.8) и (6.17) в (6.14), получаем:

(рс)*(тг-т,)

Q Р. [ЛГ, (Т*) - .ЯГ, (Г,)] + р,7.1Л

(6.18)

[.9trc ггг)-лг. (T,)j

и, проделав то же с (6.16), имеем:

(рс)*{Т.-Т,)

(6.19)

Откуда

bp. ГЛГ.ГГ!) JiT, (t,)]-

P () C-. (T.) - .SK-, (T,)] (6.20)

При зтом (iie/U{,) * > 1. Если (iic/ii{,) * < 1, горение затухает. Однако зто положение не соответствует действительности. На самом деле, если Uc*= уравнение (6.14) перестанет быть верным. Если весь профиль температуры, как в случае сухого горения, перемещается поступательно (см. рис. 6.2, в) со скоростью , то уравнтие (6.15) приобретает ввд:

+ q„. (t; . t,, ut , (6.21)

откуда

(pc)* (t; - t,)

- Q+p. (TS) - (T,)]+p,

(6.22)

Ha рис. 63 представлены результаты расчетов величины (ujui,)* при использовании воздуха в качестве окислителя (скорость потока через фронт горения Vgf). Допущения об зквивалентной теплоемкости пористой среды те же, что и для случая сухого горения. Будем считать,

Pifof в

Рнс 6 J. Зависимость отношсшя скоростей фронк» конденсации и сгорания 1фи влажш>м гореннн WfUi,) * от давлешш:

а - прн разлитых отношениях объемов вода-воздух для температуры сгорания Тд =450 "С (Гу - тература насыщения воды при давлении р); б - п£н рюпифых Тмпературах Тд для отношения объемов вода-воздух, равного 10 м /нм (Ту - температура насыщения воды прн давлпшн»); в - прн Тд = = 4S0 и отношении объемов вода-воздух, равном 10~ м {иы ; 1 - температура насыщения воды прн ее парциальном давлении; 2 - температура насыщения воды 1фн давлении р

что процесс сгорания кокса описывается уравнением (6.9) с 0 = О и JC = 1, причем давление и температура внутри пласта связаны следуинцим образом:

Тг 20 + 0.3 Р ,

где г,-Со, ар - (бар).

Это соотношение учитывает гидростатическое давление и нормальный (3 °С на 100 м) геотермический градишт.

Допустим, чго Tg - температура насыщения воды при давлении р. Дшущеиие, на котором основаны все предшествующие выводы, состоит в том, что является максимальной температурой. Можно сделать и иное допущение, состоящее в том, что газообразная фаза в пласте 1фед-ставляет собой смесь идеальных газов, находящихся в состоянии термодинамического равновесия. Из зтого следует, что - температура насыщения воды при нормальном давлоши в начальной стадии конденсации водяного пара, т. е. минимальная температура (рис. 6.3, в).

Из i»fc. 63 видно, что, начиная с 15-20 бар, возможно полное отсутствие всякой „ступшьки" при температуре Т„ (что хорошо согласуется с данными лабораторных исследований).

Интересно провести сравноше (при одинаковом повышении температуры) значений iYgflUfj) при сухом (уравнение 6.11) н влажном горении для достаточно высоких давлений равнение 6.22). Пусть Х, = 1 и для влажного горения iVjVf 10~ м/нм (значение, близкое к граничному, при котором происходит исчезновение зоны высокой температуры - см. раздел 5.3 J). Тогда для любого давления можно получить одинаковые уровни температуры при разнящихся почти вдвое величинах Vgjui,, причем при сухом горении выше, чем при влажном. Отснща следует, что минималыюе количество топлива, требуемое для