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

4.2. Изучение свойств газожидкостных смесей в предпереходных состояниях

Эффекты зародышеобразования наиболее отчетливо проявляются при фильтрации многокомпонентных сред в пористых средах. Экспериментальное исследование этих эффектов затрудняется отсутствием надежных методов, позволяющих напрямую диагностировать наличие зародышей новой фазы.

Так, оптический метод [8] не применим для газожидкостных систем, находящихся в пористой среде. Ультразвуковой метод [9, 10] очень чувствительный и тонкий, однако сложность реализации не способствует его широкому распространению.

В практике наибольшее применение нашел объемный метод [11], согласно которому о начале зародышеобразования судят по изменению угла наклона графика зависимости изменения объема системы от изменения давления.

Как известно, для бинарных систем объемный метод дает хорошие результаты, но при определении давления зародышеобразования в многокомпонентных системах, каковыми являются нефти, фазовые превращения происходят не при фиксированном значении давления, а в некоторой области, что сильно снижает точность метода.

Отмеченное обусловило необходимость создания способа более надежного и достоверного определения момента зародышеобразования в бомбе PVT и в пористых средах.

В проведенных нами экспериментах появление зародышей фиксировалось по изменению разности потенциалов. Лабораторная установка (рис. 4.3) состояла из фильтрационной колонки 1, потенциометра с высо-

С учетом выражений для в и в и соотношения (4.6) формула (4.7) примет вид

где V - молярный объем газа.

Величина а, характеризующая рассеяние мощности звука на единице длины, выражается в виде

а = r6(r)2p24Nn. (4.8)

Из соотношения (4.8) следует, что влияние увеличения размеров зародышей в окрестности давления насыщения превалирует над влиянием уменьшения их числа Nn , что и обуславливает возрастание поглощения

звука.

ким входным сопротивлением URV-2M, электромагнита со специальным наконечником 3, реостата 4, выпрямителя типа УСА-4Л (5), амперметра 6, бомб высокого давления PVT 7 и 12, образцовых манометров 8, бачка для продавочной жидкости 9, измерительных прессов 10 и 13, ультратермостата 11.

В бомбе PVT и фильтрационной колонке с помощью термостата поддерживалась постоянная температура, равная 313 К.

Эксперименты проводились следующим образом.

Фильтрационная колонка заполнялась пористой средой, после чего производилась вертикально-вибрационная трамбовка с периодическим добавлением новых порций пористой среды.

Рис. 4.3. Схема экспериментальной установки

Объем пор определялся как весовым способом, так и закачкой в пористую среду воздуха. Проницаемость пористой среды по воздуху определялась по известной методике. Через пористую среду прокачивалось пять-семь поровых объемов негазированной жидкости. При этом, с целью лучшей очистки пористой среды от защемленных пузырьков воздуха, производилась попутная барообработка, заключающаяся в периодическом увеличении давления в фильтрационной колонке с последующим резким снижением давления на ее выходе. Избавление от пузырьков воздуха происходит за счет частичного их растворения при повышении давления и проскальзывания воздуха при создании больших перепадов давления между входом и выходом колонки.

Далее фильтрационная колонка соединялась с бомбой PVT, после чего газожидкостная смесь прессом вытеснялась в пористую среду.

Для определения давления зародышеобразования в пористой среде газожидкостная смесь выдерживалась в фильтрационной колонке не менее 12 часов. Затем колонка отключалась от бомбы и подключалась к измерительному прессу 10, при помощи которого давление в пористой среде снижалось и определялось соответствующее изменение объема. К выводам фильтрационной колонки присоединялся потенциометр URV, с помощью которого определялась разность потенциалов U и электрическое сопротивление R. Для примера на рис. 4.4 приведены экспериментальные кривые, полученные для газированного трансформаторного масла в пористой среде, состоящей из 30% глины и 70% кварцевого песка. Давление начала за-родышеобразования (15 МПа) фиксировалось по скачку величин R и U .

е=&0,2

0,16

0,12

0,08

0,04

12,5

17,5

22,5

P, МПа

Рис. 4.4. Диагностирование фазового перехода по измерениям разности потенциалов и сопротивления

Затем часть газированной жидкости из бомбы PVT переводилась в колонку высокого давления, предварительно освобожденную от пористой среды и отвакуумированную, и определялось давление зародышеобразова-ния в свободном объеме (рис. 4.5).

Как видим, в пористой среде зародышеобразование происходит значительно раньше.

На описанной выше установке были также продублированы эксперименты по изучению влияния зародышеобразования на фильтрационные характеристики пористых сред, описанные в разделе 4.1.

В опытах пористая среда представляла собой смесь кварцевого песка с глиной или карбонатом в различных процентных соотношениях. Газожидкостная смесь состояла из трансформаторного масла и природного газа. Предварительно определялось давление насыщения рн рекомбиниро-ванной пробы объемным методом. Все эксперименты проводились при по-