Дроссельный эффект при движении жидкостей и газов в пористой среде
 Скачать 25.97 Kb.
|
ДРОССЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ.В. В. Крутиков, студент 3 курса, Институт нефти и газа имени М.С. Гуцериева ФГБОУ ВО «УдГУ», 426034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская, 1, корп. 7, e-mail:vlad.krutikov.1999@mail.ru Ю.Г. Епифанов, ст. преподаватель кафедры РЭНГМ, e-mail:epifanov_urgen@mail.ru Аннотация: Дроссельным эффектом называют процесс изменения температуры газа, пара или жидкости, вызванный неравновесным расширением с постоянной малой скоростью. Дроссельный эффект имеет место, когда происходит течение газа через местное сопротивление, например, через капилляр, пробку из ваты, пористое вещество и т. д. Допустим, что газ находится при повышенном давлеии в сосуде, имеющем постоянный объем, а затем переходит в пространство с более низким давлением. При этом процессе не совершается работа над внешними телами и такое расширение газа необратимо. Опыт показывает, что в отсутствии теплообмена при свободном течении газа через дроссель происходит или понижение, или повышение температуры газа. Ключевые слова: адиабатическое расширение, дросселирование. Из-за адиабатического расширения жидкостей и газов при прохождении сквозь пористые среды и в зависимости от дросселирования заметны тепловые явления. Адиабатическое расширение жидкости и газа, как правило, сопровождается снижением температуры, оказывает практически незначительное влияние на изменения температуры внутри пласта и забоя существующих скважин из-за высокой теплоемкости горных пород Sr. Значительное дифференцирование температуры на дне скважин происходят благодаря процессу дросселирования. В таком случае скорость изменения температуры обозначаются коэффициентом Джоуля—Томсона, который является частной производной температуры T от давления p при постоянной энтальпии и.[1] Дифференциал температуры при фильтрации жидкостей и газов через пористую среду зависят от разницы давлений p= rp—rz между резервуаром (rp) и дном (rz) и определяются по формуле, где - интегральный коэффициент Джоуля—Томсона. Из этого следует, что коэфф. Джоуля—Томсона можно представить, как состоящий из двух переменных — первое из них определяет, нагрев вещества при фильтрации за счет сил трения, второе — охлаждение из-за адиабатного расширения. Следовательно, жидкости, которые насыщают пористую среду, нагреваются во время потока в скважину из пласта. Значения интегрального коэффициента для нефти варьируются от 0,4 до 0,6°C/МПа, для воды -0,235°C/МПа. Во время процесса дросселирования повышение температуры масла достигает 5-6°C при давлении 10 МПа. Для реальных газов мы получаем коэффициент Джоуля—Томсона из уравнения dt/dp и уровнения состояния pV=zRT где K = CP/CV. Из уравнения dz/dT следует, что если положительное значение, то <0, т.е. газ охлаждается во время дросселирования при dz/dT <0; >0, т.е. газ нагревается. При = 0 мы имеем точку инверсии ( = 0). Кривая точек инверсии соответствует линии поворота сетки графиков z(pnp, Tpr) коэффициента сверхсжимаемости углеводородных газов. Следовательно, температура и давление инверсии высоки, и поэтому мы обычно имеем эффект охлаждения газов, когда они поступают из пласта в скважины.[2] Зависимость изменения температуры от перепада давления для данного процесса дросселирования может быть определена графически из диаграммы энтальпии Дифференциальные коэффициенты Джоуля—Томсона ε для различных p найдены как производные функции T=f(p) для заданного значения p. Значение ε обычно увеличивается с уменьшением давления. Интегральный коэффициент Джоуля-Томсона определяется по формуле:  Предельное изменение температуры T вследствие дроссельного эффекта определяется по формуле: ∆T=-e∆p Опыт показывает, что при высоких пластовых давлениях (20-30 МПа.) без больших погрешностей можно использовать средние (интегральные) коэффициенты, соответствующие диапазону давлений 5-10 МПа. Для углеводородных газов дифференциальные коэффициенты находятся в диапазоне от -3°C/МПа до -6°C/МПа. Эффект дросселирования используется в полевой практике для создания зон притока нефти, воды и газа. При подаче масла и воды наблюдается, нагрев рабочего интервала, а при подаче газа наблюдается охлаждение. Разница в значениях ε для воды, нефти и газа позволяет изменениям температуры в призабойной зоне скважины также восстанавливать границы перехода нефть—вода, нефть—газ, вода—газ в пласте. Тепловые явления в пластах и в скважинах являются основой новых методов изучения структуры отложений и коллекторских свойств пласта.[3] Список используемых источников: 1. https://scask.ru/c_book_term.php?id=74 2. https://studfile.net/preview/9602451/page:50/ 3. https://neftegaz.ru/ THE STATE OF THE OIL–WATER, OIL – GAS, WATER–GAS TRANSITION ZONES. V. V. Krutikov, 3rd year student, M.S. Gutseriev Institute of Oil and Gas, UdGU, 426034, Russia, Izhevsk, Universitetskaya str., 1, building 7, e-mail:vlad.krutikov.1999@mail.ru Y.G. Epifanov, senior lecturer of the Department of RSM, e-mail: epifanov_urgen@mail.ru Abstract: The throttling effect is the process of changing the temperature of a gas, vapor or liquid caused by nonequilibrium expansion with a constant low velocity. The throttling effect occurs when gas flows through a local resistance, for example, through a capillary, a cotton plug, a porous substance, etc. Let's assume that the gas is at high pressure in a vessel having a constant volume, and then passes into a space with a lower pressure. In this process, no work is done on external bodies and such expansion of the gas is irreversible. Experience shows that in the absence of heat exchange with the free flow of gas through the throttle, either a decrease or an increase in the temperature of the gas occurs. Keywords: adiabatic expansion, throttling. List of sources used: 1. https://scask.ru/c_book_term.php?id=74 2. https://studfile.net/preview/9602451/page:50/ 3. https://neftegaz.ru/ |