1.6.1.2. Эмульсионная структура.

Физические свойства эмульсии рассчитывают , предварительно определив тип эмульсии, который оценивается по объемной расходной доле воды и критической скорости эмульсии:

. (84)

Если - эмульсия типа (в / н).

Если - эмульсия типа (н / в)

а) Истинные обьемные доли фаз в эмульсии.

Учитывая, что в потоке эмульсии в силу высокой дисперсности практически отсутствует относительное движение фаз, их истинные обьемные доли принимаются равными расходным обьемным, т.е.:

(85)

(86)

б) Плотность водонефтяной эмульсии приближенно оценивается по ф-ле

(87)

в) Кажущаяся динамическая вязкость эмульсии определяется ее типом и характером отклонения ее течения от нъютоновского, что оценивается по изменению скорости сдвига потока эмульсии. Особую трудность представляет вязкость эмульсии типа (В / Н), которая зависит от вязкости нефти µ_н , обьемной расходной доли воды, скорости сдвига w_сд и дисперсности. Предварительно нужно определить скорость сдвига эмульсии при заданных Р и Т:

(88)

где w_см - скорость водонефтяной смеси (64); Dг = Dт - гидравлический диаметр трубы, м.

Расчет вязкости основан на использовании некоторого параметра А, учитывающего влияние скорости сдвига на вязкость

(89)

(90)

где В - коэффициент , который зависит от А :

(91)

Существуют также графические зависимости для определения кажущейся вязкости эмульсии типа (В/Н).

Расчетный способ определения кажущейся вязкости эмульсии типа (н /в) основывается на следующей зависимости:

. (92)

1.6.2. Пример расчета свойств водонефтяной смеси в скважине Задача 6

Определить плотность и кажущуюся динамическую вязкость водонефтяной смеси, образующейся в процессе фонтанирования скважины, при Р = Р_нас = 9,2 МПа и Т = 313 ºК. Дебит скважины при стандартных условиях Q_жст = 150 м³/сут; массовая расходная доля воды в продукции скважины n_в = 0,2; диаметр колонны насосно-компрессорных труб, которой оборудована скважина, D_т = 0,0635 м; плотность нефти при стандартных условиях ρ_{н ст} = 868 кг/м³; физические свойства фаз продукции при заданных Р и Т; плотность нефти ρ_н = 818,3 кг/м³, воды ρ_в = 1089,9 кг/м³; вязкость нефти μ_н = 2,84 мПа-с, воды μ_в = 0,96 мПа-с; объемный коэффициент нефти b_н = 1,146, воды b_в = 1,0034.

Решение

Последовательно определяют все необходимые для расчета параметры.

Правильные ответы:

β_вст = 0,166; Qн = 1,659·10^-3 м³/с; Qв = 2,892·10^-3 м³/с; β_в = 0,148; w_см = 0,615 м/с ;

w_{см кр} = 0,384 м/с; w_экр = 0,092 м/с; ρ_вн = 858,5 кг/м³ ; w_сд = 77,5 1/с; А = 1,056 ;

μ_э = 5,03 мПа · с .

1.6.3. Контрольные вопросы по практическому занятию

1. Какие основные параметры водонефтяного потока используются в задачах технологии добычи нефти?

2. Какие структуры двухфазных водонефтяных потоков реализуются в подъемных трубах нефтяных скважин?

3. Какие характеристики водонефтяных смесей существенно определяются типом смеси?

4. На основе каких данных определяется скорость сдвига водонефтяного потока?

5. Дайте определение объемной расходной доли воды в потоке нефти и воды.