Сущность процессов при движении в трубопроводе нефтегазовых смесей

Сущность процессов при движении в трубопроводе нефтегазовых смесей.

По большинству трубопроводов транспортируются двухфазные или трехфазные жидкости, характеризующиеся различными структурными формами.

Под структурной формой движения двух- или трехфазного потока понимается взаимное расположение газовых и жидких фаз при движении по трубопроводу.

При этом на границе раздела фаз возникает межфазное натяжение, различные усилия выделяют различное количество потоков структур.

Мамаев, Гужо, Сахаров – Россия

Беккер, Арманд и др. – зарубежные

Выделяют 7 структур.

1. Поток с отдельными пузырьками газа

Рекомендуемые материалы

2. Поток с пробками газа

3. Расслойный поток

4. Волновой поток

1. Пробковое течение

2. Эмульсионный (пенистый, сотовый)

3. Пленочный поток.

Разнообразие структурных форм движения жидкости определяется двумя параметрами.

1)Критерий Фруда смеси ( Frсм)

Frсм= υ²_с./gD            ;    υ_с=(Vв+Qж)/S

2)Расходное газосодержание b

Для водо-воздушной смеси

b=Vв/(Vв+Qж)

Для нефтегазоводяных смесей b определяется

где  в_н    - коэффициент обычного расширения нефти

- Г_ф ,Г_р -  газовый фактор, фактический и растворимый

- W - обводненность нефти в долях единиц

- P₀ .P_ср - среднее давление в трубопроводе и атмосферное

- Т₀ , Т_ср -  средняя температура в трубопроводе и температура при нормальных условиях (0°С)

При движении газожидкостных смесей в трубах из-за большой разницы физических свойств компонентов имеет место относительное движение фаз, истинное газосодержание смеси не равняется обычному газосодержанию.

Истинное газосодержание учитывает относительное скольжение фаз.

Φ=Fr/F=Fг/(Fг+Fж)

Относительно площади, занимаемой газом и общей площади

Φ=Fг/(Fг+Fж)      ;   1- Φ= Fг/(Fг+Fж)      

На j оказывают влияние физические свойства жидкости и газа, Диаметр трубопровода, а также наличие нисходящих и восходящих участков трубопровода.

Если отношение движения жидкости газа = 0, то j=b

Если Wг>Wж   ,то  Φ<b

Опытным путем установлено, на соотношение между j и b влияет параметр Фруда

Fr=f(Ри/Ртяж)

И построены следующие зависимости

                Fr1>Fr2>Fr3

              ρ_см=(1-j)ρ_ж+jρ_г

- j=l_см/l  - приведенный коэффициент сопротивления, учитывающий относительное движение фаз или отношение рассматривается как град. давления смеси к град. давления однофазной жидкости при одинаковом расходе.

Вместе с этой лекцией читают "Файловая система S5FS".

dPсм/dPж=f(b)     ;   Φ=f(Fr, b)

Основное уравнение, описывающее одномерное движение смеси при пробковом и стержневом режимах будет в следующих видах

ΔPсм=l_см*(L/D)*( υ²_см/2) ρ_в+-dzg ρ_ф

Δz - разность отметок конца и начала расчетного участка трубопровода

     +   относится к восходящему течению смеси

- к нисходящему течению