больше или равна давлению насыщения нефти газом pнас;
– нефтью и свободным газом (или нефтью, водой и свободным газом) в интервале, где р < рнас.
Учитывая, что безводный период эксплуатации нефтяных скважин как правило, невелик, а давление на забое чаше всего близко к давлению насыщения, можно сказать, что продукция скважин представлена, в основном, нефтью, газом и водой.
При обычных термодинамических условиях, существующих добывающих скважинах, нефть и вода являются взаимонерастворимыми фазами, между которыми имеются поверхности раздела. Поверхность раздела существует также и между свободным газом и жидкими компонентами потока. Таким образом, продукция нефтяной скважины в большинстве случаев является многофазной системой.
При движении многофазной системы в колонне труб одна из фаз, как правило, является непрерывной (ее часто называют, внешней), а другая – диспергированной (внутренней), распределенной внутри внешней. Внешнюю фазу называют еще дисперсионной средой, а внутреннюю – дисперсной фазой.
Степень дисперсности внутренней фазы зависит от физико-химических свойств фаз, в частности, от сил поверхностного натяжения между ними, а также от гидродинамических и термодинамических параметров потока.
При течении дисперсных систем наблюдается различный характер распределения внутренней фазы во внешней или, как говорят, различные структурные формы потока.
Большинство исследователей из многих структурных форм газожидкостного потока выделяют три основные – пузырьковую, снарядную (пробковую) и стержневую.
При пузырьковой структуре дисперсной фазой является газ, а дисперсионной средой – жидкость. При этом газ в виде пузырьков малого диаметра сравнительно равномерно распределен по всему объему потока смеси.
При снарядной (пробковой) структуре газ является дисперсной фазой, но представлен уже в виде крупных, снарядоподобных пузырей, диаметр которых близок к диаметру подземных труб, которые могут достигать одного и более метра в длину находятся пробки жидкости, содержащие количество мелких пузырьков газа.
При стержневой структуре газ движется, в основном, по центральной части трубы сплошным потоком, образуя как бы газовый стержень, а жидкость – в виде тонкого слоя перемещается вдоль стенки трубы. При этом в газовой части потока могут быть взвешены капельки жидкости, а в жидком, пристенном слое – пузырьки газа.
В зависимости от степени изменения давления, соотношения фаз, физико-химических свойств компонентов продукции и диаметра подъемника одна структурная форма потока может переходить в другую по пути течения его в одной и той же скважине. Это обстоятельство существенно осложняет гидродинамические расчеты, которые приходится выполнять в процессе подбора оборудования к скважинам.
Из структурных форм водонефтяного потока обычно выделяют две основные: капельную, когда капли сравнительно крупных размеров (порядка сантиметра) одной жидкости более или менее равномерно распределены в другой, и эмульсионную, когда капельки внутренней фазы, равномерно распределенные во внешней, имеют размер порядка 10-4...10-1 см.
Иногда при течении водонефтяной смеси в подъемнике (при малых дебитах) наблюдается структура, напоминающая снарядную форму течения газожидкостных смесей (ГЖС).
Структурные формы потока нефтеводогазовой смеси еще более многообразны. Однако и в этом случае основными считают пузырьковую, снарядную и стержневую формы, имея в виду в качестве основной внутренней фазы газ, а внешней – одну из жидкостей (нефть или воду).
Нефть, нефтяной газ и вода имеют различную плотность. Плотность воды рв, как правило, больше плотности нефти рн, а каждая из них – существенно больше плотности газа рг.
Это обусловливает различные скорости фаз в многофазном потоке, движущемся в колонне подъемных труб.
Относительная скорость фаз wот в двухфазном потоке дисперсной системы есть разность истинных скоростей дисперсной фазы wи.ф и дисперсионной среды:
wот = wи.ф – wи.с. (42)
Неравенство нулю wот вызывает ряд важных эффектов, которые
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.