6.1. Характеристика гжс

Кроме параметров, характеризующих однородную жидкость, таких как плотность, вязкость, теплоемкость, теплопроводность, для ГЖС вводятся еще несколько параметров, присущих только для них. Это-газовое число, газосодержание, относительная скорость, дисперсность, поверхностное натяжение на поверхности раздела фаз, прочность поверхности раздела, устойчивость ГЖС.

Газовое число G – отношение объема свободного газа V_г к объему жидкости V_ж в зафиксированном объеме смеси при определенных условиях (Р,Т)

(6.1)

Наиболее употребительным является параметр – газосодержание _об, являющееся отношением объема газа V_г к общему объему газа и жидкости в определенном объеме смеси

(6.2)

Для процесса движения газа и жидкости, каковым в действительности и является их условие существования в трубах, лучше применять параметры – объемное расходное содержание 

, (6.3)

где V- объемный расход газа, q_ж – объемный расход жидкости.

Для понятия «массовое расходное газосодержание»(_м.р.) надо ввести в формулу плотность газа _г и жидкости

(6.4)

Истинное газосодержание  - отношение площади поперечного сечения трубы, занятой газом f_г ко всей площади сечения трубы f

(6.5)

Дисперсность газа в жидкости – степень раздробленности газовой фазы, характеризующаяся величиной пузырьков газа, распределенных в жидкости. Если пузырьки газа распределены в жидкости, то жидкость является дисперсной средой, газ –дисперсной фазой. В противном случае – наоборот. В процессе движения меняется дисперсность фаз: укрепляются(коалесцируют) газовые пузырьки или наоборот диспергируют(дробятся). То же самое может происходить с жидкостью. Дисперсность газа в жидкости определяет структуру смеси.

Поверхностное натяжение – способность фазы сохранять свою поверхность и характеризует энергетические затраты на изменение этой поверхности, связанной например, с диспергированием. Регулирования величины поверхностного натяжения можно добиться введением в ГЖС поверхностно-активного вещества, молекулы которого обладают способностью адсорбироваться на поверхности раздела фаз.

Поверхность ГЖС является важным параметром при расчете процесса подъема смеси по трубе (лифтирование), так как определяет массовый расход, скорость движения, а, значит, гидравлические потери в трубе. Поскольку поток многофазный(нефть, газ, вода) возникают трудности определения плотности, которые усугубляются перемещением смеси и изменением соотношения фаз.

Можно представить расположение фаз, образующих ГЖС, в сечении подъемника так, как показано на рис.6.1. Тогда

f =f_ж + f_г (6.6)

f_ж= f_н+f_в (6.7)

Здесь f, f_ж, f_г , f_в – соответственно сечение трубы, f_ж –часть сечения, занятая жидкостью, f_г – газом, f_в - водой.

Для водонефтяной смеси можно записать

(6.8)

Представив водонефтяную смесь как однородную жидкость, запишем: скорость V_вн ее движения через площадь f_ж

(6.9)

Теперь рассмотрим давление этой жидкости совместно с газом. Скорость газа V_вн при этом составит

V_вн = V_г-V_вн (6.10)