Глава 4 виды применяемых рабочих жидкостей

4.1. Основные рабочие жидкости

4.1.1 Азот

Азот является инертным газом, который транспортируется в жидком виде в криогенных емкостях вместимостью до 8000 л (2000 галлонов). Жидкий азот перекачивают высоконапорными криогенными насосами. Переход жидкого азота в газообразную форму происходит за счет тепла, выделяемого двигателем.

Азот используют для вызова притока, для подачи в скважину пены, ис­пользуемой для повышения продуктивности скважины, а также для ее очистки. Пе­на может быть использована для создания эффекта «плавучести» и умень­шения сил сопротивления, вызываемых трением насосно-компрессорных труб о стенки скважины.

Основные свойства азота:

- молекулярный вес – 28,016;

- объем азота на поверхности: определяется при стандартных условиях – температуре 15°С и давлении 1 атм. (14,7 фунт/дюйм² или 1,01325 бар);

- зависимость между давлением, объемом, абсолютной температурой для n молей газа определяется по формуле

, (73)

где R – универсальная газовая постоянная, значение которой представлено в таблице 12;

Т – абсолютная температура, К (градус Кельвина) или °R (градус Ренкина) (Т К=Т °С +273,15; Т °R=T °F +460);

Z – безразмерный коэффициент сжимаемости, который определяется по графику.

Таблица 12.

Значения универсальной газовой постоянной R

Р	V	T	n	R
(бар), МПа	(дм3), м3	К	грамм-моль	0,083143
(фунт/дюйм2), МПа	(фут3), м3	К	фунт-моль	10,731

Примечание: соотношение между объемами жидкого и газообразного азота: жидкий азот при атмосферном давлении и температуре (- 196°С); газообразный азот – при стандартных условиях; 1 галлон жидкого азота = 91,35 фут³ газообразного азота.

Результаты значений объемного коэффициента и гидростатического давления для сухого азота представлены в таблицах 13, 14.

Таблица 13.

Значения объемного коэффициента для сухого азота

Формулы в промысловых единицах измерения	Формулы в единицах СИ
Vст – объем азота в станд. усл. (фут3); V (P, T) – объем азота при забойных условиях (баррель); Р – давление (фунт/дюйм2(абс)); Т (0R) – температура в градусах Ренкина; Т (0F) – температура в градусах Фаренгейта.	Vст – объем азота в станд. усл. м3; V (P, T) – объем азота при забойных условиях, м3; Р – давление, МПа; Т (К) = Т0С + 273,15 Т (К) – температура в градусах Кельвина; Т 0С – температура в градусах Цельсия;

Таблица 14.

Расчет гидростатического давления сухого азота

Формулы в промысловых единицах измерения	Формулы в единицах СИ
 = - коэффициент перевода Т (0R) Рекина в Т (0С); РВН, РWH – давление, фунт /дюйм2(абс) Т (0С) – средняя температура; L – глубина по вертикали (фут).	РВН, РWH–давление, МПа Т (0К) = Т 0С + 273,15 Т (0К) – температура в градусах Кельвина; Т 0С – температура в градусах Цельсия; L – глубина по вертикали, м.

Растворимость азота в нефти в воде характеризуется графиком (рисунок 2)

1 – растворимость азота, стандартный фут³/бар (жидкость); 2 – давление, фунт/дюйм² (бар); 3 – станд. дм³/м³; 4 – станд. фут/баррель; 5 – нефть ρ=825,1 кг/м³ (40⁰ по API); 7 – нефть ρ=876,2 кг/м³ (30⁰ по API); 8 – нефть ρ=934,0 кг/м³ (50⁰ по API); 9 – вода; 10 – рассол ρ=1200 кг/м³ (10 фунт/галлон)

Рисунок 2 – Растворимость азота в нефти и воде