Лабораторная работа №3. «Исследование влияния диаметра и погружения под динамический уровень подъемных труб на работу газожидкостного подъемника»

Цель работы – экспериментально получить кривые лифтирования при различных диаметрах и погружении под динамический уровень подъемных труб, обосновать характер их влияния на работу газлифтного подъемника.

4.1 Основные теоретические положения

Если в затрубное пространство подавать газ, то последний, вытеснив сначала всю находящуюся из него жидкость, начнет поступать в НКТ и перемешиваться с ней. Плотность такой смеси будет значительно меньше первоначальной плотности жидкости, вследствие чего уровень жидкости в НКТ будет повышаться. Чем больше вводят газа в НКТ, тем меньше плотность газожидкостной смеси и тем на большую высоту она поднимется. Высота подъема ГЖС зависит также и от степени погружения НКТ в жидкость. Если они спущены под уровень жидкости на малую глубину, то нагнетаемый газ может прорваться сквозь небольшой столб жидкости, и жидкость практически не будет выноситься на поверхность. При непрерывной подаче газа в скважину жидкость (смесь) поднимается до устья и изливается на поверхность, а из пласта постоянно поступает в скважину новая порция жидкости. Дебит газлифтной скважины зависит от количества и давления нагнетаемого газа, глубины погружения НКТ в жидкость, их диаметра, вязкости жидкости и т.п.

Увеличение диаметра потребует большого расхода газа, так как объем жидкости, который необходимо разгазировать для достижения данной величины ρ_C, при прочих равных условиях (h = const, L=const) возрастает пропорционально d². Пропуск­ная способность трубы по жидкости, газу или газожидкостной смеси (ГЖС) также возрастет. Поэтому для увеличенного диа­метра будет существовать также семейство кривых Q_Ж(Qг), все точки которого будут смещены вправо, в сторону увеличенных объемов, кроме одной точки, совпадающей с началом коорди­нат для кривой Q_Ж(Qг) при =1 (рис. 4.1).

d₁

d₂

d₃

Q _Г

Рис. 4.1 Кривые лифтирования для различных диаметров подъемников (d₁< d₂< d₃; = const)

Q_Г

Рис. 4.2 Кривые лифтирования для различных величин относительного погружения ( > > ; d= const)

При увеличении глубины погружения под динамический уровень новые кривые лифтирования обогнут прежнюю, так как потребуется меньший расход газа для наступления перелива жидкости. По тем же причинам возрастет q_max , а точка срыва подачи на соответствующих кривых сместится вправо. При уменьшении все произойдет наоборот. При =0 кривая лифтирования выродится в точку. Если =1 (h=L), то при бесконечно малом расходе газа немедленно произойдет перелив. Точка начала подачи газа сместится в начало координат. Таким образом, каждый газожидкостный подъемник характеризуется семейством кривых Q_Ж(Qг), каждый из которых будет иметь свой параметр .

4.2 Порядок выполнения работы

I. Построение кривых лифтирования для различных диаметров подъемников.

1. Подготовить форму таблицы 4.1.

2. Согласовать с преподавателем значение уровня жидкости в емкости Н1 (от 700 до 950 мм), значение записать в таблицу 4.1.

3. Выбрать несколько подъемников с различными диаметрами (d).

4. Построить кривые лифтирования для каждого из выбранных подъемников с помощью регулирования давления подаваемого воздуха дросселем V01.

5. Выполнить расчеты для определения кривых лифтирования и КПД на различных режимах.

6. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

II. Построение кривых лифтирования для различного погружения под динамический уровень.

1. Согласовать с преподавателем диаметр подъемника, значение записать в таблицу 4.1.

2. Выбрать для экспериментов несколько значений погружения под динамический уровень в емкости Н1 (от 700 до 950 мм), значение записать в таблицу 4.1.

3. Построить кривые лифтирования для каждого из выбранных подъемников с помощью регулирования давления подаваемого воздуха дросселем V01.

4. Выполнить расчеты для определения кривых лифтирования и КПД на различных режимах.

5. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

Таблица 4.1 – Таблица результатов экспериментов лабораторной работы и их обработка

Номер режима	Результаты эксперимента				Обработка результатов эксперимента
	Объемный расход воздуха, л/мин	Начальное положение уровня воды в Н3, мм	Конечное положение уровня воды в Н3, мм	Время заполнения резервуара Н3 водой, с	Объемный расход воздуха, м3/с	Объемный расход жидкости, м3/с	Объемное расходное газосодержание	Удельный расход газа	Коэффициент полезного действия, %
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
d1
d2
d3