Материал: Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи Учеб, пособие для ву
Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам
СОДЕРЖАНИЕ
0,06353
+ 0,049-10-3 + 0,219 10-3 = 0,269- Ю"3 МПа/м.
-
Определяем по (5.41) общий градиент давления в соответствующем сечении колонны при движении газожидкостной смеси dp/dH = 221,8-9,81 ■ 10-* + 0,269-103 = 2,445-103 МПа/м. -
Вычисляем величины dH/dp, обратные расчетным градиентам давления. -
Численно интегрируем до (5.20) зависимость dH/dp = / (р), последовательно определяя положение сечений (точек) с заданными термодинамическими условиями газожидкостного потока:
р = р у = 2
р=3 МПа,
р=4 МПа,
МПа, Я = 0;
Я = 1,0 • (408,9 + 344,9)/2 = 376,9 м;
(408,9 + 283,3)
•»{- ,
= , 0 | (408,9 + 243,9)
Я = 1
Я
+ 344,oj = 691,0 + 344,9 + 283,3j
м,
= 954,6 м
117
-
По результатам расчета (см. табл. 5.4) строим кривую распределения давления в колонне подъемных труб, которой оборудована газлифтная скважина (рис. 5.7, кривая /). Откладывая на оси Я глубину установки рабочего клапана LpK = 1200 м, определяющего положение точки ввода газа в НКТ, находим, что давление в этой точке при удельном расходе газа R
Подобная задача может быть решена и тогда когда положение рабочего клапана неизвестно, для чего в дополнение к кривой 1, характеризующей распределение давления в НКТ выше точки ввода газа, необходимо рассчитать кривую распределения давления на участке НКТ, расположенном ниже точки ввода газа
Rr = = 0 (см. рис. 5.7, кривая 2). Гидродинамический расчет данного участка проводят начиная с сечения, соответствующего забою скважины (Рзаб, Тпл), по принципу «снизу — вверх». При этом предварительно по соотношению рза6 и рнас оцениваются возможные области однофазного и многофазного течения на рассматриваемом участке НКТ. Точка пересечения кривых айв определит искомые параметры работы скважины LpK и рвг.
МЕТОД Ж. ОРКИШЕВСКОГО
Рассматриваемый метод является результатом обобщения целого ряда экспериментальных и теоретических работ из зарубежной практики исследования движения газожидкостных смесей в трубах. Метод, основываясь на уравнении движения смеси типа (5.1), позволяет определить гидродинамические характеристики газожидкостного потока для каждой из четырех рассматриваемых структурных форм: пузырьковой, пробковой, переходной от пробковой к кольцевой и кольцевой. Причем, расчет потока пузырьковой и пробковой структур основывается на теории Гриффита и Уоллиса [27], а переходной и кольцевой — на методе Данса и Роса [19]. Кроме того, в рассматриваемую методику В. Г. Троном на основании анализа результатов ее практического применения внесены изменения, заключающиеся в следующем: область пузырькового течения* смеси определяется по безразмерным критериям, предложенным Дансом и Росом [19], физические свойства (плотность и вязкость жидкой и газовой фаз) — расчетом по зависимостям, приведенным в гл. 1. Данные изменения позволяют использовать метод Оркишевского для гидродинамического расчета обводненных скважин.
Для определения общего градиента давления в различных сечениях колонны подъемных труб необходимо выполнить последовательно следующие операции: определить структуру потока и в соответствии с ней рассчитать плотность смеси рсм и градиент потерь на трение (dp/dH
МЕТОД Ж. ОРКИШЕВСКОГО
Рассматриваемый метод является результатом обобщения целого ряда экспериментальных и теоретических работ из зарубежной практики исследования движения газожидкостных смесей в трубах. Метод, основываясь на уравнении движения смеси типа (5.1), позволяет определить гидродинамические характеристики газожидкостного потока для каждой из четырех рассматриваемых структурных форм: пузырьковой, пробковой, переходной от пробковой к кольцевой и кольцевой. Причем, расчет потока пузырьковой и пробковой структур основывается на теории Гриффита и Уоллиса [27], а переходной и кольцевой — на методе Данса и Роса [19]. Кроме того, в рассматриваемую методику В. Г. Троном на основании анализа результатов ее практического применения внесены изменения, заключающиеся в следующем: область пузырькового течения* смеси определяется по безразмерным критериям, предложенным Дансом и Росом [19], физические свойства (плотность и вязкость жидкой и газовой фаз) — расчетом по зависимостям, приведенным в гл. 1. Данные изменения позволяют использовать метод Оркишевского для гидродинамического расчета обводненных скважин.
Для определения общего градиента давления в различных сечениях колонны подъемных труб необходимо выполнить последовательно следующие операции: определить структуру потока и в соответствии с ней рассчитать плотность смеси рсм и градиент потерь на трение (dp/dH
) тр*
* Оркишевский оценивает область пузырькового течения по расходной объемной концентрации газа в смеси рг, предельное значение которой, допускающей существование данной структуры, составляет Рг = 0,13.
118
Определение структуры потока
В качестве основного критерия, определяющего область течения газожидкостного потока той или иной структурной формы, используют так называемую безразмерную скорость газа
£"гб = а’гпр- VРжК&в) > (5.42)
где шг пр = VTIF — приведенная скорость газовой фазы, м/с; а — поверхностное натяжение жидкости на границе с газом. Ориентировочно можно принять а « <тНг> Н/м; рж — плотность жидкости: если рв = 0, то рж = рн; если рв>0, то рж = рв„ [см. (1.86)].
Параметр wr6 характеризует соотношение между приведенной скоростью газовой фазы и предельной скоростью относительного движения одиночных пузырей той или иной формы и по своей физической сущности является критерием устойчивости потока газожидкостной смеси к структурообразованию.
* Оркишевский оценивает область пузырькового течения по расходной объемной концентрации газа в смеси рг, предельное значение которой, допускающей существование данной структуры, составляет Рг = 0,13.
118
Определение структуры потока
В качестве основного критерия, определяющего область течения газожидкостного потока той или иной структурной формы, используют так называемую безразмерную скорость газа
£"гб = а’гпр- VРжК&в) > (5.42)
где шг пр = VTIF — приведенная скорость газовой фазы, м/с; а — поверхностное натяжение жидкости на границе с газом. Ориентировочно можно принять а « <тНг> Н/м; рж — плотность жидкости: если рв = 0, то рж = рн; если рв>0, то рж = рв„ [см. (1.86)].
Параметр wr6 характеризует соотношение между приведенной скоростью газовой фазы и предельной скоростью относительного движения одиночных пузырей той или иной формы и по своей физической сущности является критерием устойчивости потока газожидкостной смеси к структурообразованию.
Предельные значения критерия wr6 для различных структур потока определяются следующими выражениями:
пузырьковая структура (эмульсионная)
1 ... 36 37 38 39 40 41 42 43 ... 93
wr6 э = Li + (^ЭДгбРж/Уг), (5.43)
где Lx и L2 — безразмерные функции, зависящие от безразмерного
диаметра
D6 = DT VржЯ/анг <5'44)
и определяемые по графику (рис. 5.8) или по следующим, аппрокси-
мирующим его зависимостям:
Z-j = 2, если Dg ^ (5.45)
U = 2,91 — 0,02320б, если 28<Об<60, (5.46)
Ьг = 0,22 + 0,01750б, если Об ^ 58, (5.47)
Ls = l,l, если Об >58; (5.48)
пробковая структура (снарядная)
а»гбс =50 +(ЗбшгбРж/VV), (5.49)
переходная (от пробковой к кольцевой) структура
wr6„=75 + S4(wr6QJVrY’75. (5.50)
Структурная форма потока определяется следующими соотно-
шениями безразмерной скорости газа wr6 с ее предельными зна-
чениями:
И’гб <и»гб Э — пузырьковая (эмульсионная), (5.51)
к’гб э < а»гб ^ ^гб с — пробковая (снарядная), (5.52)
шгб с < ИД6 =ёДУгб п — переходная, (5.53)
а'гб>и'гбп — кольцевая. (5.54)
Определение плотности смеси рсм и градиента потерь на трение (dp/dH)Tp
119
L,, Lz
Рис. 5.8. Зависимость безразмерных функций и L2 от безразмерного диаметра йб [19]
Пузырьковая структура. Предварительно определяется истинная объемная доля газа в смеси
Фг = 1/2 {[1 + (wCMlws)] — v [1 + (WcJws)]^ — Awr пр!ws ) > (5.55)
где шсм, шгпр — соответственно приведенная скорость смеси, определяемая по (5.19) и газа по (5.6); ws — относительная скорость движения газовых пузырьков, определяемая разностью ис тинных скоростей фаз, т. е. ws = writ — wXH.
Для данной структуры относительную скорость (скорость скольжения) принимают постоянной и равной ws — 0,244 м/с, что может быть справедливо при движении газовых пузырьков небольших размеров в маловязких средах (рж < 15 мПа-с). gy
Соответственно плотность газожидкостной смеси определяют из (5.39), а градиент потерь на трение, исходя из непрерывности жидкой фазы, по уравнению для однофазного потока жидкости
(dp/dH)Tp = А.-рж&|^и10
6/(2От), МПа/м, (5.56)
где шжи — истинная скорость жидкости,
Ижи = QxI[F (1 — Фг)], м/с, (5.57)
% — коэффициент гидравлического сопротивления потока жидкости, движущегося со скоростью шж = шжи. Определяется в зависимости от числа Рейнольдса
Иеж
ЭДжиРтРжфж (5.58)
где Lx и L2 — безразмерные функции, зависящие от безразмерного
диаметра
D6 = DT VржЯ/анг <5'44)
и определяемые по графику (рис. 5.8) или по следующим, аппрокси-
мирующим его зависимостям:
Z-j = 2, если Dg ^ (5.45)
U = 2,91 — 0,02320б, если 28<Об<60, (5.46)
Ьг = 0,22 + 0,01750б, если Об ^ 58, (5.47)
Ls = l,l, если Об >58; (5.48)
пробковая структура (снарядная)
а»гбс =50 +(ЗбшгбРж/VV), (5.49)
переходная (от пробковой к кольцевой) структура
wr6„=75 + S4(wr6QJVrY’75. (5.50)
Структурная форма потока определяется следующими соотно-
шениями безразмерной скорости газа wr6 с ее предельными зна-
чениями:
И’гб <и»гб Э — пузырьковая (эмульсионная), (5.51)
к’гб э < а»гб ^ ^гб с — пробковая (снарядная), (5.52)
шгб с < ИД6 =ёДУгб п — переходная, (5.53)
а'гб>и'гбп — кольцевая. (5.54)
Определение плотности смеси рсм и градиента потерь на трение (dp/dH)Tp
119
L,, Lz
Рис. 5.8. Зависимость безразмерных функций и L2 от безразмерного диаметра йб [19]
Пузырьковая структура. Предварительно определяется истинная объемная доля газа в смеси
Фг = 1/2 {[1 + (wCMlws)] — v [1 + (WcJws)]^ — Awr пр!ws ) > (5.55)
где шсм, шгпр — соответственно приведенная скорость смеси, определяемая по (5.19) и газа по (5.6); ws — относительная скорость движения газовых пузырьков, определяемая разностью ис тинных скоростей фаз, т. е. ws = writ — wXH.
Для данной структуры относительную скорость (скорость скольжения) принимают постоянной и равной ws — 0,244 м/с, что может быть справедливо при движении газовых пузырьков небольших размеров в маловязких средах (рж < 15 мПа-с). gy
Соответственно плотность газожидкостной смеси определяют из (5.39), а градиент потерь на трение, исходя из непрерывности жидкой фазы, по уравнению для однофазного потока жидкости
Источник: https://tut-files.ru/previewfile/115988
Смотрите также:
| 2014 biblioonline ru |