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

Требуемый градиент скорости у лежачего бока отклонителя обеспечивается заданием определенного расхода закачки: для ламинарного потока

/24 i (Dqt - 2Dn)2

Рп - p gDП sin n; (8 131)

для турбулентного режима

Q = -

2D Qt

2 Рп - p gDП sin n 3

(8.132)

Анализ уравнений для ламинарного и турбулентного режимов движения смеси показывает их хорошую сходимость для пристенной области потока.

При установлении в процессе закачки расхода смеси через от-клонитель, рассчитанного по формулам, частицы крупностью Dп и более движутся у лежачего бока отклонителя с минимальными скоростями, а более мелкие взвешиваются в потоке и движутся с большими скоростями. Учитывая, что чем больше скорость движения частицы на выходе отклонителя, тем на большее расстояние она удаляется от фильтровой колонны в процессе формирования обсыпки, можно утверждать, что в процессе закачки по предложенной технологии формируется гравийный фильтр с размером частиц, постепенно уменьшающимся от каркаса фильтра и стенкам скважины.

Отклонитель устанавливается от верхних отверстий каркаса фильтра на расстоянии, при котором происходит стабилизация движения частиц в потоке после прохождения отклонителя. Стабилизация (установившийся режим) наступает в том случае, если с увеличением времени движения частицы в потоке, расстояние между ней и фильтровой колонной почти не увеличивается. Высоту установки отклонителя от верхних отверстий каркаса фильтра при заданных режимах закачки, конструкции скважины и отклонителя определяют решением дифференциального уравнения движения частицы после отклонителя в кольцевом пространстве скважины. Высота установки отклонителя от верхних отверстий каркаса фильтра составляет от 5 до 10 м.

С целью отработки технологии фракционирования гравия при намыве провели серию экспериментов. В верхней части внутренней стеклянной трубы, имитирующей фильтровую колонну на модели, устанавливали четыре отклонителя гравийной смеси, обеспечивающих изменение траектории потока. Опыт показал,

что при длине отклонителя более 0,4-0,5 м происходит устойчивое отклонение траектории движения потока под углом установки отклонителя к вертикали. Отклонители в опытах устанавливались под различным углом к вертикали, изменяющимся от 5

до 30°.

В кольцевом пространстве модели устанавливали специальное устройство из коаксиальных патрубков, служащее для отбора гравийных частиц, движущихся в различных сечениях вертикального потока. Устройство устанавливалось на различном расстоянии от наклонного желоба через каждые 0,5 м. Характер распределения частиц в поперечном сечении потока изучался при различных режимах движения гравийной смеси, соответствующих критерию подобия G, изменяющемуся от 3,0-103 до 4,0-103 (ы = 0,81,5 м/с). Результаты экспериментов представлены! в табл. 8.17.

Характеристики гидравлической классификации частиц в поперечном сечении потока (в зависимости от крупности) в большей степени зависят от критер ия гидродинамического подобия (см. табл. 8.17). При G = 3,0-103 практически все частицы гравия в отклонителе перемещаются по лежачему боку, а в кольцевом пространстве модели движутся вблизи внутренней стеклянной трубы, имитирующей фильтр-каркас.

Лишь незначительный объем наиболее мелких частиц взвешивается в потоке, который проходит через отклонитель и движется (откладывается в процессе формирования гравийного фильтра) около стенки внешней стеклянной трубы, имитирующей стенки скважины.

С увеличением критерия подобия, а следовательно, и скорости потока в отклонителе, характер классификации улучшается. Практически все частицы наиболее крупных фракций откладываются вблизи поверхности фильтра-каркаса. В центральных сечениях потока, а также вблизи стенок скважины классификации частиц по крупности не отмечалось. Возрастание скорости потока в сравнении с первым опытом приводит к взвешиванию все более крупных фракций гравия и только частицы крупностью более 1-2 мм продолжают перемещаться по лежачему боку отклонителя. В этой связи частицы наиболее крупных фракций гравия движутся на выходе из желоба с горизонтальными скоростями, близкими к нулю, что приводит к их осаждению вблизи фильтра-каркаса.

Третья серия опытов проводилась при G = 5-103. При скорости потока гравийной смеси, соответствующей таким значениям, происходило взвешивание всех гравийных частиц крупностью менее 2 мм. Поэтому в процессе классификации частицы разме-

Результаты экспериментов по изучению горизонтальной классификации частиц в поперечном сечении вертикального потока в зависимости от их крупности