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

этой нагрузкой деформации. Наиболее опасный вид нагруже-ния - изгиб, в связи с чем под вязкостью или трением целесообразно понимать сопротивление изгибу.

На начальной стадии развития потока и стадии деформации возникающие силы комплексируются силами сопротивления. Поэтому возмущающий момент комплексируется моментом сил сопротивления, пропорциональным величине деформации и силами связи между слоями жидкости.

На рис. 1.15, ж и 1.15, з показан характер распределения трения вязкости жидкости в поперечном сечении потока для упругой и вязкопластичной деформации. В практических условиях эпюра распределения вязкости имеет вид, показанный на рис. 1.15, и.

При дальнейшем увеличении давления J и соответственно возмущающего момента Мв увеличивается также и момент сопротивления Мс за счет возрастания коэффициента трения или вязкости. Зависимость коэффициента трения ц от давления J показана на рис. 1.16. При достижении давлением J некоторых критических значений Jкр.1 структурные связи жидкости разрушаются на наиболее низком уровне и начинается течение. Критическим значениям давления Jкр.1 соответствуют определенные

критические величины коэффициента трения цкр.1, характерные

для исследуемого вида жидкости и условий проведения работ.

В технической литературе давление Jкр.1, при котором начинается движение, называют начальным градиентом фильтрации. Необходимо пояснить, что такое понимание не совсем верно. Дело в том, что возникновение и развитие движения обусловлены возмущающим и критическим моментами сопротивления жидкости Mc кр 1 для данных условий и только косвенно зависят от

давления. В связи с этим начальные градиенты фильтрации или движения для разных сечений капилляров и труб будут различны. С увеличением площади сечения капилляра или трубы начальные градиенты фильтрации или движения уменьшаются пропорционально квадрату расстояния между границами потока d (рис. 1.17).

В связи с отмеченным, можно сделать вывод о том, что в пласте при создании репрессии или депрессии большая часть пор наиболее мелких по поперечному сечению не участвует в фильтрации. Жидкость фильтруют только наиболее крупные каналы. С увеличением репрессии или депрессии в движение вовлекаются все более мелкие поры, однако расход через них значительно меньше, чем через более крупные. Очевидно, что пористость по-74

Рис. 1.16. Зависимость коэффициента Рис. 1.17. Зависимость диаметра ка-трения жидкости от возмущающего пилляра или трубы от критического давления перепада давления

род пласта, которую используют, например, при оценке режима фильтрации потока в прискважинной зоне без учета эффекта изменения критического градиента фильтрации, не позволяет получить объективные данные относительно размеров зоны турбулизации потока, характера изменения режимов фильтрации по мере удаления от скважины и т.д.

Развитие движения начинается от оси симметрии потока, т.е. в тех областях, для которых характерно увеличение коэффициента трения ц, обусловленного вязкопластичными свойствами жидкости. Движение начинается там, где реальный коэффициент трения ц достигает критических значений. С увеличением вязкопластичных свойств жидкости при критических давлениях Jкр.1

площадь ядра течения уменьшается. Наименее вязкие жидкости (например, вода) характеризуются относительно большим по площади ядром течения. Это объясняется менее выраженным нарушением линейного закона распределения коэффициента трения в центральных сечениях потока, обусловленным вязкопластичными свойствами.

Вторую стадию развития движения в технической литературе называют обычно ламинарным режимом. Для последнего характерно отсутствие поперечных составляющих скорости v и постоянство давления J в любой точке поперечного сечения потока

dJ/dx = dJ/dy = 0; (1.100)

dv/dx = dv/dy = 0. (1.101)

В этой связи эпюры на рис. 1.15, а, б справедливы не только

для фазы деформации, но и для фазы развития ламинарного потока. Однако в отличие от первой фазы, фаза развития ламинарного потока характеризуется постоянством скорости в направлении движения потока

dv/dz = 0; v, = const. (1.102)

Принцип саморегулирования системы справедлив и для фазы ламинарного потока. Представим, что при определенном давлении J > Jкр.1, в центральных сечениях трубы или капилляра развилось ламинарное движение потока. В периферийных сечениях наблюдается деформация жидкости (рис. 1.18, a). Согласно принципу постоянства давления [см. уравнения давления (1.100), (1.101)] в поперечном сечении потока на любой элементарный объем жидкости в зоне деформации действует такое же давление, как и на любой элементарный объем жидкости в зоне ламинарного потока.

Для создания определенной деформации любого элементарного объема жидкости в зоне деформации относительно соседних необходимо приложить такую же силу и совершить такую же работу, как и для сдвига любого другого элементарного объема в зоне ламинарного потока относительно соседних с определенной

Рис. 1.18. Переход от первой фазы развития движения в центральных сечениях потока (фаза деформации) ко второй фазе развития движение (фаза ламинарного потока): а - характер распределения скоростей потока; 1 - фаза деформации; 2 -фаза ламинарного потока; б - характер распределения градиентов скорости (1) и соответствующих им градиентов вязкости (2) в поперечном сечении ламинарного потока; в - характер распределения абсолютных значений скорости (1) и соответствующей ей вязкости (2) в поперечном сечении ламинарного потока