4. Эффект Джоуля – Томсона…..
Дросселирование – расширение газа при прохождении через так называемый дроссель – местное гидравлическое сопротивление (вентиль, кран, сужение трубопровода и т.п.), сопровождающееся изменением температуры. Этот термодинамический процесс характеризуется постоянством энтальпии (Н = const).
ЭФФЕКТОМ ДЖОУЛЯ - ТОМСОНА называется изменение температуры реального газа в процессе его расширения. При охлаждении газа эффект считается положительным, при нагревании его - отрицательным.
Если во время расширения газа не совершается работа и не подводится и не отводится тепло, то этот процесс происходит при постоянной энтальпии. Однако изменение потенциальной энергии взаимодействия молекул реального газа с изменением расстояний между ними приводит к изменению кинетической энергии хаотического теплового движения молекул, т. е. к изменению температуры газа. Расширение газа без изменения количества теплоты происходит при постоянной энтальпии Н. Изменение температуры при снижении давления на 0,1 МПа (1 кгс/см2) называется коэффициентом Джоуля - Томсона. Этот коэффициент изменяется в широких пределах и может иметь положительный или отрицательный знак. Дифференциальный эффект коэффициента Джоуля - Томсона, выражающийся через абсолютные параметры состояния газа,
(1.11)
т. е. коэффициент Джоуля - Томсона равен частной производной от температуры по объему при постоянной внутренней энергии. Изменение температуры газа в процессе изоэнтальпийного расширения при значительном перепаде давления на дросселе называется интегральным дроссель эффектом. Это изменение определяется из соотношения следующего вида:
(1.12)
или из энтальпийных диаграмм.
Интегральный
коэффициент Джоуля-Томсона для природного
газа изменяется в пределах от 2 до 4
в зависимости от состава газа, падения
давления и начальной температуры газа.
Для приближенных расчетов среднее
значение коэффициента Джоуля - Томсона
принимают равным 3
.
У жидкостей μi
<0, поэтому при дросселировании они
нагреваются. Для наибольшего снижения
температуры газа в штуцере необходимо
производить удаление жидкости из
газового потока до его поступления в
штуцер. Интегральный коэффициент Джоуля
– Томсона для нефти изменяется в
пределах от 0,4 до 0,6
а для воды он составляет 0,235
.
5. Газовые скважины. Требования к конструкции скважин и выбор диаметра эксплуатационной…
Оборудованием газовой скважины называют все те части её конструкции, которые обеспечивают возможность эксплуатации, испытания и исследования скважины. Оборудование скважины подразделяется на наземное и подземное. Конструкция скважины должна обеспечить надежные условия её эксплуатации в течение всего срока работы скважины. Оборудование ствола скважины состоит из ряда обсадных колонн, включая, кондуктор, промежуточную и эксплуатационную колонны; фонтанных (насосно-компрессорных) труб; пакеров, забойных и устьевых штуцеров, клапанов-отсекателей и т.д. Конструкция скважина должна обеспечивать: - доведение скважины до проектной глубины; - осуществление заданных способов вскрытия продуктивных горизонтов и методов их эксплуатации; - предотвращение осложнений в процессе бурения и эксплуатации; - ремонт скважины; - выполнение исследовательских работ; - минимум затрат на строительство скважины, как законченного объекта в целом. Выбор диаметров эксплуатационных колонн и фонтанных труб:
При определении диаметров применяемых обсадных колонн исходят из выбранного диаметра эксплуатационной колонны, который рассчитывают с учетом условий максимального использования пластовой энергии, оптимизации технологии добычи, обеспечения полного извлечения компонентов пластовых флюидов, возможности проведения геофизических исследований при минимальных капиталовложениях в разработку месторождения. В разведочных скважинах (поискового характера) этот диаметр определяют с учетом условий получения полной геологической информации по керновому материалу, данных геофизических и гидродинамических исследований и испытателей пластов.
Диаметры эксплуатационных колонн нагнетательных и добывающих скважин должны быть рассчитаны на эксплуатационные нагрузки, которые возникают в процессе освоения, нагнетания рабочего агента или отбора пластового флюида. При выборе диаметра и компоновки обсадных труб по прочности следует исходить из анализа факторов, которые вызывают максимальные избыточные наружные и внутренние давления. Герметические и прочностные характеристики обсадных колонн должны обеспечивать надежную герметизацию и сохранение целостности ствола при возникновении любой возможной ситуации взаимодействия с пластовыми флюидами с учетом температурных напряжений.
В настоящее время предложено несколько методик выбора диаметров эксплуатационных колонн газовых скважин, которые основываются на следующих принципах:
- максимальное использование пластовой энергии, обеспечение полного извлечения всех полезных компонентов пластовых флюидов;
- оптимизация технологии добычи,
-минимальные капиталовложения в разработку месторождения.