1. Движение ГЖС в вертикальной трубе. Зависимость подачи жидкости от расхода газа в подъемнике. Подъем жидкости из скважин всегда сопровождается выделением газа. Для понимания процессов подъема жидкости из скважин, умения проектировать установки для подъема и выбирать необходимое оборудование, необходимо знать законы движения ГЖС в трубах. При всех способах добычи движение ГЖС возможно либо на всем пути от забоя до устья, либо на большей части этого пути.

1 – подъемная труба; 2 – трубка для подачи газа; 3 – регулятор расхода газа; Р1 – давл-е в нижн. части трубы; Р2 – давл-е в верхн. части трубы;

Зависимость подачи ГЖП от расхода газа q(V) (левая ветвь кривой крутая, правая - пологая) Для всех точек кривой постоянным является Р1, так как погружение h не изменяется. Для данной кривой её параметром является относительное погружение Ɛ =h/L

ГЖП характеризуется семейством кривых q(V), имеющих параметр Ɛ

Увеличение диаметра требует большего расхода газа, так как объем жидкости, который необходимо разгазировать для достижения заданной величины ρс, возрастает пропорционально квадрату диаметра.Зависимость положения кривых q(V) от диаметра трубы

2. Кпд процесса движения гжс. Удельный расход газа. Зависимость оптимальной и максимальной подач от относительного погружения подъемника.

К.п.д. будет иметь максимальное значение в той точке, в которой отношение q/V максимально. Но q/V= tgφ. Только для касательной tgφ будет иметь максимальное значение. В точке касания получают оптимальный дебит q опт.

Удельный расход газа V/q=R обращается в бесконечность для точек начала и срыва подачи. Для режима оптимальной подачи при максимальном к.п.д. R минимально.

С увеличением Ɛ: Величины увеличиваются по линейному закону. Величины всегда остаются меньше соответствующих и, вначале с ростом Ɛ увеличиваются, а при 0,5<Ɛ<1 начинают уменьшаться. При Ɛ=1 кривая q(V) выходит из начала координат, т.е =0. Наибольшая величина достигается при Ɛ=0,5-0,6.

3. Структура потока ГЖС в вертикальной трубе. Факторы, определяющие устойчивость потока ГЖС к структурообразованию.

Пузырьковая (тонкодисперсная структура) На участке НКТ, где Р<Рнас, газовые пузырьки, выделяющиеся из нефти, более или менее равномерно пронизывают массу нефти. Газовые пузырьки очень маленькие и имеют большую плотность, поэтому архимедова сила мала. Такая незначительная скорость всплытия в расчетах может не учитываться.Пробковая – в результате снижения давления при движении смеси вверх по трубе, газовые пузырьки расширяются, увеличивают объемное газосодержание потока до 20-25%. В дальнейшем при поступлении новых количеств газа, пузырьки газа сливаются, образуя глобулы больших размеров (несколько см), скорость всплытия – десятки см/с. Это ухудшает энергетические показатели подъема.

Кольцевая – газ с распыленными в нем каплями жидкости движется непрерывным потоком, увлекая по стенкам трубы пленку жидкости. Скорость газа по отношению к жидкости несколько м/с. На возникновение той или иной структуры оказывает влияние: вязкость нефти, наличие в ней различных ПАВ, способствующих диспергации газа в потоке. Устойчивость газожидкостного потока к структурообразованию определяется: динамическим напором. поверхностным натяжением на границе фаз. вязкостью и плотностью фаз. геометрией канала.

4. Уравнение баланса давлений в подъемнике. Прямые и обратные задачи при практических расчетах.

При проектировании установок для подъема жидкости из скважин, когда по НКТ движется ГЖС, основным вопросом является определение потерь давления:

Р1 — давление в нижней части трубы;

Рс — давление, уравновешивающее гидростатическое давление столба ГЖС; Ртр — потери давления на преодоление сил трения при движении ГЖС; Рус — потери давления на создание ускорения потока ГЖС, так как его скорость при движении в сторону меньших давлений увеличивается из-за расширения газа; Р2— противодавление на верхнем конце трубы. Уравнение справедливо для всех случаев: короткой и длинной трубы, вертикальной и наклонной и является основным при расчете потерь давления и их составляющих. Прямые задачи: известно давление вверху Р2 и требуется определить давление внизу Р1 или наоборот. При этом все другие условия (длина трубы, ее диаметр, расход поднимаемой жидкости, свойства жидкости и газа) должны быть известны. Обратные задачи: определить расход поднимаемой жидкости q при заданном перепаде давления Р1-Р2. определить необходимое количество газа Г0 для подъема заданного количества жидкости q при заданном перепаде давления Р1-Р2. Во всех случаях необходимо знать слагаемые, входящие в уравнение баланса давления. Решение задач сводится к расчету потерь давления на участках подъемника при заданных параметрах движения (q, d, Г, ρ) и последующем их суммировании. Чем больше n, тем точнее будет такое решение, при n=10-15 достигается достаточная точность.

Если известно давление вверху Р2

Если известно давление внизу Р1