КР. Обзор режимов. 1. Режимы течения в вертикальных скважинах с газонефтяным потоком 4

• Название: 1. Режимы течения в вертикальных скважинах с газонефтяным потоком 4
• Дата: 27.04.2021
• Размер: 233.71 Kb.
• Имя файла: КР. Обзор режимов.docx
• Тип: Реферат; #199113

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2

1. Режимы течения в вертикальных скважинах с газонефтяным потоком 4

1.1 Пузырьковый режим (bubble) 4

1.2 Продолговато-пузырьковый режим 6

1.3 Пробковый режим (slug) 8

1.4 Дисперсно-кольцевой режим 12

1.5 Дисперсный режим (dispersea) 13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 22

ВВЕДЕНИЕ

В пластовых условиях в нефти растворен газ. Если выделить какой-то объем нефти в пластовых условиях и перевести этот объем нефти в поверхностные условия, то из нефти выделится какое-то количество газа. Отношение объема выделившегося газа (в нормальных условиях) к объему нефти принято называть газовым фактором.

Практика разработки нефтяных месторождений показывает, что в одном кубическом метре нефти в пластовых условиях растворено, в среднем, несколько десятков кубических метров газа. А при таком режиме работы пласта как режим растворенного газа с каждой тонной нефти добывается несколько сотен (иногда даже – тысяч) кубических метров газа.

Растворенный в нефти газ существенно изменяет состав и некоторые физические свойства последней. Однако исключительно важное и особое влияние оказывает газ, переходящий при снижении давления в свободное состояние, на процессы движения (подъема, лифтирования) нефти в скважинах. От места появления и количества свободного газа зависит выбор способа эксплуатации скважин, выбор скважинного оборудования при том или ином способе эксплуатации, установление технологического режима работы скважины, интенсивность образования и отложения на поверхности скважинного оборудования минеральных солей, асфальтосмолопарафиновых веществ и т.п.

Разработка газовых и газоконденсатных месторождений на стадии падающей добычи часто сопровождается скоплением на забое скважин жидкости (воды, жидких углеводородов, нестабильного газового конденсата). В таких скважинах также наблюдается движение смеси жидкости и газа.

Абсолютное большинство нефтяных скважин эксплуатируется при условиях, когда устьевое давление ниже давления насыщения нефти газом. При этом возможны два случая:

• 
  давление на забое скважины больше давления насыщения (Р_забР_нас);
  
• 
  давление на забое скважины меньше давления насыщения (Р_забР_нас).
  

В первом случае газ начинает выделяться из нефти в скважине на каком-то расстоянии выше забоя.

Во втором случае газ начинает переходить в свободное состояние еще в пласте, поэтому на забой скважины поступает газожидкостная смесь.

Таким образом, в обоих случаях по всей длине скважины или по какой-то ее части движется газожидкостная смесь (ГЖС). При газлифтном способе эксплуатации для улучшения технологических показателей работы нефтяных и газоконденсатных скважин сжатый газ вводится в них с поверхности.

Актуальность данной темы заключается в том, что на поздней стадии разработки залежей в условиях снизившихся пластового и забойного давлений, при прогрессивно возрастающем числе обводняющихся скважин возникает задача точного определения объемного водосодержания и прогнозирования режима самозадавливания скважин.

Целью данной работы является теоретический обзор режимов течения в вертикальных скважинах с газонефтяным потоком.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

1. 
   Провести обзор существующих режимов течения в вертикальных скважинах с газонефтяным потоком
   
2. 
   Проанализировать преимущества и недостатки режимов, выявить наиболее оптимальный
   
3. 
   Изучить условия применения режимов.
   

Работа состоит из введения, основной части, заключения и списка литературы.

1. Режимы течения в вертикальных скважинах с газонефтяным потоком

1.1 Пузырьковый режим (bubble)

Одной из наиболее фундаментальных характеристик многофазного потока является степень, в которой он включает в себя глобальное разделение фаз или компонентов. На двух концах спектра характеристик разделения находятся те структуры течения, которые называются дисперсными, и те, которые называются разделенными. Дисперсный характер течения-это такой, в котором одна фаза или компонент широко распределены в виде капель, пузырьков или частиц в другой непрерывной фазе. С другой стороны, разделенный поток состоит из отдельных параллельных потоков двух (или более) фаз. Даже в пределах каждого из этих предельных состояний существуют различные степени разделения компонентов. Асимптотический предел дисперсного потока, в котором дисперсная фаза распределена как бесконечное число бесконечно малых частиц, пузырьков или капель, называется однородным многофазным потоком. Этот предел подразумевает нулевое относительное движение между фазами. Однако существует много практических дисперсных потоков, таких как пузырьковый или туманный поток в трубе, в которых поток довольно дисперсный в том смысле, что размер частиц намного меньше размеров трубы, но в которых относительное движение между фазами значительно (Christopher 2005).

По мере увеличения объемной доли газа или пара пузырьковый поток обычно переходит в поток тумана, метаморфоза, которая включает в себя переключение между непрерывной и дисперсной фазами. Однако следует отметить несколько дополнительных замечаний по поводу этой метаморфозы.

Во-первых, при очень низких скоростях потока возникают обстоятельства, при которых этот переход вообще не происходит, и пузырьковый поток превращается в пену. Хотя точные условия, необходимые для этого развития, не ясны, пены и их реология были предметом значительного изучения, читатель может обратиться к обзору (Kraynik 1988 и Weaire and Hutzler 2001).

Во-вторых, хотя это редко упоминается, обратный переход от туманного потока к пузырьковому потоку при уменьшении объемной доли включает диссипацию энергии и увеличение давления. Этот переход был назван смешивающим ударом (Витте 1969) и обычно происходит, когда поток капель со значительным относительным движением переходит в пузырьковый поток с незначительным относительным движением. (Witte 1969) проанализировал эти смешивающие удары и получил выражения для степени сжатия поперек смешивающего удара как функции восходящего скольжения и числа Эйлера (Christopher 2005).

При низких долях газа жидкость непрерывна, и газ существует в виде отдельных пузырьков. Однородный поток возникает при низких пустотах, где распределение пузырьков по размерам (BSD) узкое и существует небольшое взаимодействие между пузsрьками, в то время как с увеличением доли газа распределение расширяется и начинают происходить коалесценция и распад пузырьков. Граница между однородным и гетерогенным пузырьковым потоком четко не определена, однако пузырьковый поток следует рассматривать как единый режим. 

Пузырьковый поток состоит из сплошной жидкой фазы, при этом газовая фаза диспергируется в виде пузырьков внутри нее. Пузырьки движутся в потоке со сложным движением, могут сливаться и, как правило, имеют неоднородный размер. В некоторых случаях они скапливаются главным образом в центре трубы, в других-вблизи стенок трубы. потоки, достигающие пика стенок и ядра, иногда рассматривались как подструктуры пузырькового потока (Serizawa and Kataoka, 1988). 

При более низких скоростях жидкости мелкие пузырьки должны образовываться либо на газораспределителе, либо в процессе зародышевого кипения, тогда как при более высоких скоростях жидкости они могут образовываться путем турбулентного распада более крупных пузырьков. Некоторые рабочие рассматривают их как две подструктуры, называемые дискретным пузырьковым (или просто пузырьковым) и дисперсным пузырьковым потоком соответственно.

Однородный режим течения обычно возникает при низких и умеренных поверхностных скоростях газа. Он характеризуется равномерно распределенными мелкими пузырьками, движущимися вертикально с незначительными поперечными и осевыми колебаниями. Практически отсутствует коалесценция и распад, следовательно, наблюдается узкое распределение пузырьков по размерам. Распределение газовых отложений радиально однородно, поэтому объемная циркуляция жидкости незначительна. Размер пузырьков зависит главным образом от характера распределения газа и физических свойств жидкости (Ashfaq and Muthanna 2007).

1.2 Продолговато-пузырьковый режим

Возникает при небольших скоростях газа, когда в виде отдельных пузырьков газ движется через слой жидкости. Если при этом пузырьки газа не сливаются друг с другом, то гидродинамика такого движения (диаметр пузырьков, скорость их всплывания) может быть описана уравнениями, полученными для всплывания одиночного пузырька. Отметим, что поверхность контакта фаз в этом режиме невелика [6, с.20-23].

Экспериментальные данные по структуре газожидкостных течений в широком диапазоне условий могут быть использованы для разработки и тестирования методов расчета характеристик двухфазных течений, используемых для проектирования технологического оборудования. Результаты могут быть использованы при проектировании энергетических установок, медицинского и биотехнологического оборудования, для управления тепло- и массообменными процессами.

Практически не существует данных, полученных в переходном режиме течения. Как экспериментальные, так и теоретические исследования пузырьковых течений в основном имеют дело с движением газожидкостной смеси; в литературе практически отсутствуют публикации, посвященных динамике всплытия и взаимодействия со стенкой одиночного пузырька в восходящем течении. Увеличение среднего размера пузырьков приводит к более наполненным профилям скорости жидкости. Можно отметить, что введение газовой фазы в опускной поток приводит к увеличению градиента скорости жидкости в пристенной области.

В пузырьковых газожидкостных потоках осредненное по сечению локальное газосодержание в большинстве случаев отличается от расходного газосодержания. Этот эффект появляется за счет подъемной силы, действующей на пузырек и всегда направленной вверх. Таким образом, в восходящем течении локальное газосодержание меньше, чем объемное, так как пузырьки за счет большей скорости опережают жидкость. В опускном течении, в отличие от восходящего газ отстает от жидкости, что приводит к превышению истинного газосодержания над среднерасходным. В случае опускного течения при снижении скорости жидкости, или увеличении размера пузырька, можно прийти к такому режиму, при котором подъемная сила полностью компенсирует силу сопротивления и пузырек перестанет двигаться. Такое поведение двухфазной смеси называется режимом «зависания». Примерно равные значения истинного и расходного газосодержаний можно получить, увеличивая скорость жидкости, таким образом, уменьшая влияние собственной скорости пузырька, или уменьшая размер пузырька, так как для малых размеров пузырьков скорость всплытия существенно зависит от размера.

1.3 Пробковый режим (slug)

Пробковый режим  представляет собой совокупность больших и малых, плоских пузырей различной формы, разделенных жидкостными перемычками.

При пробковом режиме  потенциальная энергия столба жидкости в нисходящих участках передается среднему движению.

В пробковом режиме пробки пара  разделены прослойками жидкости или паро-жидкостной эмульсии.

При переходе в пробковый режим течения  кривые очень быстро переходят в отрицательную область и колеблются относительно нулевого значения коэффициента корреляций, не затухая. Это свидетельствует о периодичности случайного процесса, каким является пульсация трения на стенке трубы при пробковом режиме течения смеси.

Границу перехода из пробкового режима  в кольцевой определяют в, так же как и для горизонтального потока, на основе вычисления параметра V.

В зоне существования пробкового режима течения смеси  влияние эффекта дросселирования почти не чувствуется. Это объясняется тем, что доля жидкости от эффекта задержки незначительна по сравнению с ее общей массой, находящейся в экспериментальном трубопроводе. Однако дросселирование при пробковой структуре течения влияет на появление наведенных пульсаций.

Значит, при пробковом режиме течения газожидкостной смеси в нисходящих участках весь рельефный трубопровод с гидравлической точки, зрения становится эквивалентным наклонному прямолинейному. Дальнейшее увеличение скорости смеси уже не приводит к уменьшению гравитационных потерь, но сопровождается существенным ростом потерь на трение. С этого момента общие потери определяются потерями на трение.

В принятых координатах величина отражающая, по существу, удельные затраты (затраты на единицу объема перекачиваемой смеси), остается постоянной. Затраты энергии на перекачку единицы массы смеси можно снизить до строго определенного значения, которое в каждом конкретном случае будет зависеть от профиля трассы. Скорость же перекачки, соответствующая этим потерям, с гидравлической точки зрения будет оптимальной.

Отклонения от поршневого или пробкового режима течения  являются следствием осевого рассеяния под влиянием одного или нескольких из следующих факторов: 1) радиального градиента скорости в канале; 2) турбулентной диффузии или перемешивания и 3) молекулярной диффузии. Тейлоровская диффузия, есть результат как градиента скорости, так и молекулярной диффузии и перемешивания в радиальном направлении. Даже при отсутствии молекулярной диффузии и перемешивания растворенное вещество (метка) распределено в аксиальном направлении, если существует градиент скорости. Осевое рассеяние в жидкостях, текущих в каналах без насадок, почти полностью определяется градиентами скорости. В противоположность этому, в однофазном потоке через слой малых частиц одинакового размера режим течения весьма близок к поршневому, если размер слоя насадки велик по сравнению с размером частиц.

Установлено, что при пробковом режиме движения ГЖС  происходит усталостное разрушение защитных пленок продуктов коррозии в результате действия относительно высокого напряжения сдвига ( до 15 Н / м2) на границе раздела осадок - жидкость и флуктуации скорости при прохождении пробок жидкости и газа. При этом скорость коррозии может достигать 12 мм / год.

При еще большем, чем впробковом режиме , газосодержании пробки и волны жидкости разрушаются, часть жидкости движется в виде пленки по стенкам трубопровода, а другая часть в распыленном дисперсном состоянии в виде капель уносится газом.

Вследствие слияния пузырьков пузырьковый режим течения вскоре сменяетсяпробковым режимом течения, при котором пар перемещается в виде снарядов разных пробок, окруженных насыщенной жидкостью. На стенке продолжается пузырьковое кипение, пузырьки продолжают подпитывать паровые пробки до тех пор, пока относительный расход пара не станет настолько высоким, что вся жидкость превратится в кольцевую пленку на стенке и паровой поток с капельками жидкости в центральном ядре. Пузырьки продолжают расти в пленке жидкости до тех пор, пока увеличение паросодержания не приведет к таким скоростям пара, при которых образование пузырьков будет подавлено; при этом возникает новый механизм теплоотдачи. Теперь теплообмен происходит вследствие конвективного или переноса тепла через тонкую пленку жидкости лри наличии испарения на границе раздела жидкость-пар. Такой механизм теплообмена обеспечивает высокий коэффициент теплоотдачи, и остается почти постоянным.

При определенных соотношениях дебитов газа, жидкости и диаметра трубопровода пробковый режим течения может возникать там, куда продукция газлифтных скважин не поступает, в основном на восходящих участках трубопроводов. Однако в целом режимы течения, сопровождаемые значительными периодическими вибрациями, чаще наблюдаются в трубопроводах, транспортирующих продукцию скважин, эксплуатируемых газлифтным способом.

На практике в нефтяной промышленности при транспорте нефтяного газа наиболее вероятен пробковый режим течения, который может обеспечить надежное смачивание внутренних стенок трубопровода ингибитором при наличии необходимой его концентрации в жидкой фазе. При содержании жидкости, недостаточном для осуществления поршневого или кольцевого режимов течения газожидкостного потока, ингибиторная защита газопровода может осуществляться принудительным смачиванием его внутренней поверхности ингибированной жидкостью, заключенной между двумя поршнями, перемещение которых осуществляется за счет перепада давления по газопроводу.

В случаях, когда скважина или трубопровод не являются прямолинейными и помимо горизонтальных секций содержат восходящие, нисходящие и вертикальные участки, то возможно формирование так называемого пробкового режима течения. В этом режиме в трубе транспортируются перемежающиеся однофазные порции газа и жидкости (пробки). Высокочастотный пробковый режим течения опасен для поверхностного оборудования. Также он приводит к осцилляциям давления на забое скважины, что в свою очередь может привести к нежелательным геомеханическим эффектам, таким как повреждение околоскважинной части пласта и ухудшение его проводимости, экстенсивная миграция твердой фазы в скважину, а также вынос проппанта, особенно в случае стимуляции путем многостадийного гидроразрыва пласта. В горизонтальной части трубы обычно формируется расслоенный режим течения, при котором газ движется поверх слоя более тяжелой жидкости (нефти или нефти с примесью воды). Когда трубопровод отклоняется от горизонтального уровня, в коленах может происходит периодическое перекрытие просвета трубы жидкостью, скопившейся в нижних областях трубопровода. В случае, когда горизонтальная секция переходит в вертикальную, также происходит формирование жидкой пробки. Когда смесь входит в вертикальную секцию, происходит быстрая сегрегация, при которой жидкость блокирует вход в вертикальную секцию, препятствуя свободному прохождению поступающего газа. В результате формирования жидкой пробки, перекрывающей трубопровод, за ней происходит скопление газа, в котором с течением времени поднимается давление. С течением времени давления скопившегося газа становится достаточно, чтобы протолкнуть порцию скопившейся жидкости, таким образом формируется нестационарный режим течения с периодическими выплесками больших порций жидкой фазы.

При дальнейшем нагреве нефтепродукта за счет увеличения объемного газосодержания пробковый режим через промежуточные формы переходит в дисперсно-кольцевой и дисперсный режимы. Тем не менее для того, чтобы более полно представить механизм отложения кокса требуется детальное рассмотрение последующего участка.

1.4 Дисперсно-кольцевой режим

Дисперсно-кольцевой режим течения ГЖС  внутри газопровода характерен тем, что перемещаемая по стенкам труб двухфазная жидкость - конденсат (водная и углеводородная фазы) распределяется в виде концентрических колец, причем к металлу прилегает вода, а поверх нее скользит углеводородная фаза конденсата. Внутри этого кольца газовый поток (ядро) со взвешенными капельками жидкости движется с большей скоростью, чем жидкость. Со стенкой газопровода контактирует пленка воды более толстая в нижней части трубы и более тонкая в верхней ее части. В данном случае протекает равномерная коррозия по всему сечению трубы. При дисперсно-кольцевом режиме течения ГЖС обеспечивается полный вынос водных скоплений из пониженных участков газопровода. Предотвращение локализации жидкого конденсата по нижней образующей газопроводов позволяет значительно снизить скорость коррозии внутренней поверхности труб.

При дисперсно-кольцевом режиме течения в слое жидкой пленки имеются паровые включения, а паровое ядро содержит капли жидкости. Граница между фазами выражена более или менее четко. Поверхность раздела приблизительно повторяет поверхность канала. Течение состоит из трех зон: относительно медленно текущая жидкостная пленка (возможен ламинарный или турбулентный режим течения); капли жидкости в ядре, движущиеся со скоростью, во много раз превышающей скорость жидкости в пленке; еще более быстро движущийся пар, увлекающий за собой капли и жидкость в пленке.

При дисперсно-кольцевом режиме течения жидкость движется в виде мелких капель в паровом ядре и пленки на стенке. Скорости и температуры капель, пленки и парового ядра в общем случае отличаются существенным образом. 

В дисперсно-кольцевом режиме течения двухфазной смеси жидкая пленка на стенке может стать столь тонкой, что в ней невозможно достичь перегрева жидкости на стенке, необходимого для образования паровых пузырьков. В этом случае кипение сменяется режимом испарения с поверхности пленки. К сожалению, непреодоленные сложности моделирования дисперсно-кольцевых течений при наличии уноса и осаждения жидких капель не позволяют сегодня с достаточной уверенностью предсказать границу перехода от пузырькового кипения к режиму испарения пленки.

В литературе имеется большое число экспериментальных работ по осаждению капель в дисперсно-кольцевом режиме течения . Опыты были проведены в длинных вертикальных трубах диаметром 9 52 и 31 8 мм при давлениях от 2 до 5 МПа, скорость воздуха изменялась от 20 до 40 м / с.

Следовательно, опытным путем было установлено, что кризис теплоотдачи в дисперсно-кольцевом режиме течения наступает при плавном приближении расхода пленки жидкости к нулю как результат интенсивных процессов гидродинамического и пузырькового уноса

Дисперсно-кольцевой режим течения, при котором по стенке трубы течет выпаривающаяся пленка жидкости, а в ядре потока - пароводяная смесь, сменяется дисперсным режимом. Этот переход сопровождается изменением теплоотдачи и происходит на определенном участке парогенерирующей трубы, где возникают пульсации температур поверхности вследствие попеременного ее охлаждения либо перемещающимися ручейками жидкой пленки, либо паром.

1.5 Дисперсный режим (dispersea)

Как уже отмечалось, газожидкостные потоки настолько сложны, что модели, разработанные для определенного диапазона параметров, становятся неадекватными при попытке их использования для другого диапазона.

Вертикальные газожидкостные потоки предпочтительно исследовать в трубах большой длины. Чем длиннее труба, тем лучше. Это не так, поскольку в длинной трубе невозможно измерить локальные характеристики потока, измеряются лишь осредненные по высоте интегральные характеристики. Чем меньше участок измеряемой трубы, тем точнее может быть полученная информация о характеристиках потока.

Дисперсный пузырьковый поток возникает при высоких скоростях потока в системах с преобладанием жидкости, поток представляет собой смесь жидкости и мелких увлекаемых пузырьков газа (смешивание доминирует над гравитацией)

Для вертикального потока дисперсный пузырьковый поток может возникать при умеренных скоростях жидкости, когда скорость газа низкая.

Дисперсный поток устойчивый, с небольшими колебаниями. Это происходит при всех углах наклона.

Для всех режимов течения на участках характерно то, что паровая и жидкая фазы в ядре потока имеют одинаковую температуру, т.е. поток равновесный. В конце дисперсно-кольцевого участка, по мере испарения жидкая пленка на стенке разрушается, образуются отдельные ручейки. Остатки воды испаряются или, частично, срываются с поверхности потоком пара и уносятся в центр трубы. Стенка омывается не жидкой фазой, а паровой. Теплообмен ухудшается, наступает кризис теплоотдачи. Температура стенки резко возрастает в сечении кризиса теплообмена.

В закризисном участке стенка омывается паром, жидкая фаза распределена в виде мелких капель в паровом потоке - дисперсный режим течения. Перенос теплоты от стенки к жидким каплям происходит за счет частично перегретого пара, при этом поток снова становится неравновесным (температура фаз различна).

В этом случае испаряющиеся капли воды какое-то время находятся в перегретом паровом ядре - неравновесный поток.

После испарения всех капель воды (х = 1) наступает режим течения однофазного парового потока

Определить четкие границы существования рассмотренных режимов течения двухфазного потока сложно.

На рис.1 показана примерная диаграмма режимов для вертикального потока в зависимости от массовой скорости в трубе и доли паросодержания по ее длине.

Распределение скоростей пара и воды по сечению в вертикальной трубе при подъемном движении потока зависит от режима течения.



Рисунок 3. Режимы течения и изменение параметров двухфазного потока по длине обогреваемого канала:

I – область течения однофазного потока; II – участок поверхностного кипения; III – участок пузырькового или эмульсионного режима течения; IV – участок развитого пузырькового объемного кипения, переходящего в дисперсно-кольцевой режим; V – участок дисперсного режима течения.
Различие между расходными и балансовыми параметрами возникает и по другой чисто гидродинамической причине — вследствие частичного или полного зависания жидкой фазы при кольцевой структуре течения в вертикальных трубах (скважинах) или наклонных трубах в режиме между реверсом и захлебыванием (и. < и <  1).

Это обстоятельство объясняется тем, что балансовое газосодержание, определенное для данного сечения потока по балансу с помощью изотерм конденсации.

Создав барботажный слой в вертикальной трубе, можно, последовательно увеличивая скорость газа, получить все названные режимы течения.

При малых скоростях газовой фазы устанавливается пузырьковый режим. Отметим, что скорость газовой фазы при этом режиме близка к скорости свободного подъема пузырьков. С ростом скорости газовой фазы и соответственно с ростом газосодержания начинается беспорядочное движение пузырьков газа, приводящее к их столкновениям.

Режим течения двухфазного потока зависит от теплофизических свойств жидкости и пара, расходов отдельных фаз и от размеров и положения трубы в пространстве. Визуальные наблюдения и киносъемки показали, что в вертикальных трубах в основном существуют четыре режима течения пузырьковый, снарядный, кольцевой или дисперсно-кольцевой и эмульсионный.

Возможен переход от пузырькового непосредственно к дисперсному режиму при достижении некоторой критической массовой скорости. Это явление отображено на диаграмме Бейкера и др. По результатам изучения течения воздуховодяной смеси в вертикальной трубе при атмосферном давлении, видна возможность такого перехода. Для пароводяных потоков он наступает при массовых расходах  выше 6-10 кг/м – час.

При устранении источников возмущений принципиально возможен переход от чисто ламинарного течения сразу к турбулентному, так как пленка конденсата не обладает абсолютной неустойчивостью.

В случае конденсации в трубе переход к волновому режиму должен произойти при еще меньших значениях R b.

Визуальные наблюдения процесса конденсации паров N2O4 в вертикальной

трубе показали, что даже при малых тепловых нагрузках участок с гладкой поверхностью  пленки практически отсутствует.

Основное различие в подходах к решению задачи теплообмена при конденсации на вертикальной поверхности и в вертикальной трубе в условиях ламинарного режима течения пленки конденсата под совместным действием гравитационных сил, и касательных напряжений, возникающих на границе раздела фаз, заключается в способах определения и учета сил, действующих на пленку.

Для упрощения решения, а также в связи со слабой изученностью влияния парового потока на движение пленки конденсата и теплоперенос в ней обычно пренебрегают влиянием того или иного фактора сил тяжести, поперечного потока пара и т. д.

Однако почти все работы по конденсации движущегося пара имеют характерный недостаток — касательные напряжения на границе раздела фаз определяются по формулам, рекомендуемым для сухих гладких или шероховатых поверхностей и справедливым для двухфазного кольцевого течения лишь в случае чрезвычайно малой толщйны пленки, когда отсутствует волновой режим течения или амплитуда волн не превышает толщины ламинарного слоя парового потока.

В остальных случаях волнового режима сопротивление трения во много раз превышает сопротивление для гладкой твердой поверхности, что должно соответствующим образом отразиться на характере течения пленки и теплопереноса в ней.

Имеющиеся расчетные рекомендации по теплообмену в рассматриваемой области удовлетворительно обобщают опытные данные, по-видимому, за счет корректирующих эмпирических поправок.

Поэтому естественно расхождение расчетных и опытных данных, полученных при конденсации паров веществ с иными теплофизическими свойствами  и отношением Re VRe, даже при соблюдении внешних условий (Re", АГ, q,P).

Переход от снарядного течения к кольцевому для пароводяного потока, протекавшего в вертикальных трубах при высоком давлении, был исследован Гриффитом [9]. Структура течения определялась на основании осциллограмм показаний зондов, с помощью которых измерялось электрическое сопротивление. Зонды были расположены в непосредственной близости к выходу из обогреваемого участка на расстоянии 1,53 м от него вниз по потоку.

Зонд, установленный Гриффитом на выходе из обогреваемого участка, фиксировал переход от одного режима к другому при более высоких паросодержапнях, чем в настоящей работе, примерно на 10%, несмотря на то что условия эксперимента были почти одинаковыми. Большинство данных было получено Гриффитом с помощью зонда, расположенного за обогреваемым участком.

Этот зонд фиксировал переход к кольцевому режиму течения нри более низких паросодержапнях, чем те, которые определялись с помощью зонда, расположенного выше по потоку. Гриффит объяснял это явление разрушением паровых снарядов по мере прохождения ими адиабатического участка.

Сравнение полученных результатов показывает, что карты режимов течения, полученные при адиабатических условиях, могут существенно отличаться от карт, полученных в условиях обогрева. 

Режимы предствляющие опасность:

При пробковом течении имеют место жидкостные пробки, разделенные паровыми пузырями, диаметр пузырей не превышает диаметра трубы, так что жидкая фаза продолжает непрерывно протекать по нижней части сечения трубопровода.

При увеличении газосодержания и скорости паровой фазы паровые пузыри полностью занимают сечение трубы и разделяют жидкость на отдельные пробки (снаряды). Данные режимы течения являются опасными для трубопроводов, так как вызывают появление гидравлических ударов.

Кроме вибрации и пульсаций параметров другой часто встречающейся серьезной проблемой трансферных трубопроводов является повышенный коррозийно-эрозийный износ его составных элементов.

В условиях двухфазности течения эрозия является результатом взаимодействия двух систем: потока пара, содержащего жидкие (иногда и твердые) частицы и материала трубопровода.

Скорость поверхностной эрозии зависит от гидродинамических параметров течения потока: скорости фаз, режима течения, размера капель жидкости, наличия жидких пленок и твёрдых микрочастиц.

Сочетание указанных факторов определяет механизм и особенности нагружения и разрушения материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При прогнозировании режимов работы газовых скважин на поздней стадии разработки месторождений необходимо учитывать наличие жидкой фазы в продукции, так как жидкость в восходящем потоке может оказывать существенное влияние на формирование гидравлических потерь давления в стволе и приводить к ухудшению показателей работы промысла.

Несмотря на значительное количество проведенных к настоящему времени аналитических, численных и экспериментальных исследований, пока не существует общепринятого мнения о наиболее приемлемом методе расчета свойств газожидкостных потоков из-за их чрезвычайно сложной структуры.

Аналитические методы основаны на разных формах модели квазигомогенной среды с естественными ограничениями ее применимости, вытекающими из допустимости гомогенного приближения.

Активно развивающиеся в последнее время численные методы расчета, для которых характерно наличие тенденции к все более полному учету совокупности локальных межфазных взаимодействий в газожидкостном потоке, для реализации своих преимущств нуждаются в столь высокой степени пространственной и временной дискретизации рассматриваемых процессов, с которой пока не справляются даже современные процессоры, используемые в отраслевых научных учреждениях.

Поэтому наиболее точными и практичными методами являются эмпирические и полуэмпирические, основанные на использовании результатов физического моделирования. Однако применение эмпирических моделей осложняется тем, что они адаптированы к диапазонам физических условий экспериментов, на которых основаны.

Целью данной работы являлся теоретический обзор режимов течения в вертикальных скважинах с газонефтяным потоком.

В процессе работы были достигнуты поставленные задачи:

1. 
   Проведен обзор существующих режимов течения в вертикальных скважинах с газонефтяным потоком
   
2. 
   Проанализированы преимущества и недостатки режимов, выявлены наиболее оптимальные
   
3. 
   Изучены условия применения режимов.
   

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Гиматудинов, Ш. К. Разработка и эксплуатация нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений [Текст]: учебник / Ш. К. Гиматудинов. — М.: Недра, 1988. — 304 с.
   
2. 
   Мищенко, И. Т. Расчеты при добыче нефти и газа [Текст] / И. Т. Мищенко — М.: Изд-воНефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2016. — 296 с.
   
3. 
   Мищенко, И. Т. Скважинная добыча нефти [Текст] / И. Т. Мищенко — М.: Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2017. — 826 с.
   
4. 
   Щуров, В. И. Технология и техника добычи нефти [Текст] / В. И. Щуров — М.: ООО ТИД «Альянс», 2015. — 510 с.
   
5. 
   Юрчук, А. М. Расчеты при добыче нефти [Текст] / А. М. Юрчук — М.: Недра, 1974. – 320 с.
   
6. 
   Журнал «НАУКОСФЕРА» выпуск 3 2019 год /http://nauko-sfera.ru/ens/archive/(дата обращения: 10.04.2021)