7.1 Көлденең құбырдағы газды қоспаның физикалық процесі.

Ұңғыдан мұнай өндіру практикасынан әрқашан газ бөлінеді. Механизм түсінігі бойынша ұңғының сұйықтық көрсеткіштігі (ГЖС) яғни құбырдағы газды сұйықтың қозғалыс заңын білу қажет.

Газды сұйықтық қоспасының көлденең құбыр бойынша қозғалу мінездемесін 1-ші суреттен көруге болады.

бұдан

(1)

Құбырдағы қоспа тығыздығы Р_с газ V шығынына байланысты. Егер V өзгередеді Н-ты ретке келтіруге болады. Кейбір шығындар кезінде V=V₁ H ұзындыққа жетуі мүмкін. кезінде және кезінде құбыр түбінен жоғарғы жағынан сұйықтың шамадан тыс ағуы басталады.

1. Ары қарай үлкейткен кезде V жоғарыға өтетін сұйықтық q үлкейеді. Бірақ үздіксіз V үлкейсе сұйық шығыны үлкейе бермейді, өйткені ол өзгермейтін қысым қарамағында, өйткені ол ұзындығы анықталған және диаметрі сұйық санын өткізу қажет, ол газ немесе газсұйықты қоспа болу қажет. Олай болса, кейбір газ шығыны кезінде V=V₂ дебит максимумға жетеді яғни q=q_max.

Келесі соңғы жағдайды қарастырып көрейік, құбыр башмагы көтерілген кезде тек газ жүреді, және ол ьарлық қақтығысуларда шығындалады. Бұл газдың шығыны V=V₃ болсын. Егер башмакқа үлкен шығын берсек (V=V₃), онда артық газ құбыр арасымен өте алмайды, өйткені оның өткізгіштік қасиеті берілген жағдайда V₃ –ке тең, және ол қасынан өтеді. Бұндай жағдайда сұйық шығыны 0-ге тең болады, бұдан мынадай қорытнды шығады.

1. V

2. бергіштік басында

3.

4. V=V₂ q=q_max (орташа бергіштік коэффиценті)

5.

6. V=V₃ (бергіштікті тоқтату нүктесі)

Батпалы қисық жағдайдағы байланысты анықтайық. Құбыр диаметріне ешқандай тиым қойылмағандықтан көтергіш диаметрі және ұзындығы әр түрлі болады. диаметрлі құбырлар үшін қисық көлемі Р_с ұзындыққа жеткеннен кейін жетеді. Газдың сұйық өткізгіштігінде жоғарылайды. ГЖС қозғалыс процесін к.п.д. өзгертеміз. Әр қисығында q(V) өте маңызды өндіруге тиімді ол к.п.д.-ға сай келеді.

к.п.д. теңдеуінен - мынаған тең;

(2)

Мұндағы W_n –тиімді жұмыс ол L-h биіктікке q шығынын көтерумен шектеледі

(3)

W₃-жұмыс шығыны бұл газ жұмысы, бұл V-ға тең.

(4)

Өтпелі аймақ кезінде әр турлі формулалар кездеседі. Бұл жағдайда λ-ның нақты нәтижесі мына формула бойынша анықталады:

. (5)

(5) өрнекте барлық өлшемдер мен басқасы тұрақты, себебі бір қисық қарастырылды, онда Сәйкесінше, аталмыш қисық үшін

, (6)

Мұнда С-констант.

Сондықтан П.Ә.К. мәні максималды қатынас нүктесінде максималды мәнге тең. Бірақ , мұнда - ордината, - обсцисса, - координат бастауынан аталмыш күкте арқылы жүргізілген сызық арасындағы иілу бұрышы. тек жанама нүктеде максималды болады. кезіндегі максималды шығын оптималды шығын _опт деп аталады.

Сонымен, кез – келген қисығы үшін сұйықтықтың оптималды шығыны координат басынан жүргізілген түзуге жанасу нүктесімен анықталады.

Газдың меншікті шығыны келесі қатынастан алынады:

. (7)

Анықтамаға сүйенсек, берудің басталу және үзілу нүктелері үшін, ал кезінде, меншікті шығыны шексіздікке ұмтылад. Оптималды беру режимі кезінде, П.Ә.К. максималды мәнге ие болса, мәні де максималды П.Ә.К. максималды болса, сұйықтың бірлік бірлік үлесін көтеруге мүмкін минималды газ шығындалады. болған жағдайда П.Ә.К. мәні максималдыдан төмен болады, . Сондықтан газдың меншікті шығыны да оптималды режим кезіндегіден артық болады. мәні қисығының кез-келген нүктесі үшін аталмыш нүктенің абсциссасын ординатаға бөлу жолымен алынады (5 сур).

Оптималды және максималды берулердің салыстырмалы жүктелуге тәуелділігі.

Аталмыш диаметрлі құбыр үшін барлық қисықтарды мен _опт табуға болады.

артуына байланысты мәні қисық сызық заңы бойынша артады (3 пен 4 сур.) _опт беру әрқашанда сәйкес аз болады және бастапқыда бойымен артады, кейін кемиді. Жекеше алсақ, қисығы координат бастауынан шығады. Сондыдықтан жанасу координат басында болады. _опт кезінде болады. Сонымен _опт мәні бастапқыда артады, кейінірек кемиді және кезінде нолге теңеседі. _опт үлкен мәні (6 сур.) кезінде болады. Бұл көптеген тәжірибелермен құпталған. Осыдан іс жүзінде маңызды қорытынды шығады: газ сұйықтықты көтергіштің жұмыс тиімділігінің үлкен мәніне жету үшін көтеру құбырын сұйық деңгейінің 50-60% құбырдың өн бойымен батыру керек. Бірақ бұл жағдай төменгі динамикалық деңгей, газ қысымының шектелуінен бола бермейді.

Тік құбырдағы ГСҚ ағынының құрлымы

Сұйықтың физикалық қасиетіне және ағынға енетін газдың сипатына байланысты ГСҚ құбырда әр түрлі қозғалу құрылымдары пайда болуы мүмкін және ол сұйықты көтеруге қажетті энергетикалық көрсеткіштерге әсер етеді. Фонтанды ұңғыларда СКҚ қысым қанығу қысымынан төмен учаскілерде мұнандай бөлінген газ жұқа дисперлі құрылым түзеді, ол эмульсионды деп аталады. Ұзақ газ көпіршіктері үлкен немесе кіші бірқалыпты мұнай массасынан өтіп, газ бен сұйықта квазигоногенді қоспа түзеді. Ұқсастығы және үлкен тығыздығы әсерімен газ көпіршіктері әлсіз Архимед күшіне ие. Сондықтан есептеулерде ескеріле бермейді. Құбыр бойымен жоғары көтерілгенде газ көпіршіктерінің ағымдағы үлесі 20-25% болғанға дейін жалғасады. Қысым төмендеген сайын, мұнайдан бөлінген жаңа газ көпіршіктері шар тәрізді пішін түзеді, ол көпіршіктердің диаметрі бірнеше сантиметрге жетеді. Бұл көтеру процесінің жұмысын қиындатады. Мұндай құрылым торлы деп аталады.

Газ шығыны жоғары болғанда стерженді құрылым пайда болады, бұл кезде сұйық тамшылары үздіксіз ағынмен қозғала отырып, құбыр қабырғасында толқынды сұйық пленкасын түзеді. Стержинді құрылым кезінде газ жылдамдығы сұйықпен салыстырғанда секундына бірнеше метр жылдамдыққа жетеді.

Эмульсионды, торлы және стерженді құрылымдар арасында, олардың бір-біріне өтуінің айқын шекарасы жоқ. Ағында газдың диспергациалануын пайда ететін мұнай тұтқырлығы, БӘЗ аталмыш құрылымдардың пайда болуына айтарлықтай әсер етеді.