10 Апта.
№ 19 Дәріс. Көлденең және көлбеу орналасқан құбырлардағы газдысұйық ағындарының үлгілі құрылымдары. Құбырлардың, олардың бойымен мұнайгаз қоспалары қозғалған кездегі гидравликалық есебі.
Мұнай кен орындарында төселген мұнай құбырларының көпшілігінде мұнайға толу қимасы сирек болады, себебі құбыр көлемінің бір бөлігін газ толтырады. Есептеудің қиындығы мынада: газ-сұйық ағынында әртүрлі тығыздық пен тұтқырлық әсерінен фазалардың салыстырмалы қозғалысы, яғни фазалардың сырғанауы орын алады. 6.1-суретте көлденең құбырлардағы газ-сұйық ағынының кейбір құрылымдары көрсетілген.
|
6.1. Сурет. Көлденең құбырлардағы газ-сұйық ағындардың кейбір құрылымдары. а- құбырдың жоғарғы жағында бөлек газ көпіршіктері бар ағын; б- газ тығындары түзілуінің бастапқы кезіндегі ағын; в- қабатталған ағын; г- толқынды ағын; д- тығынды ағын; е- эмульсиялы (ұялы) ағын; ж- пленкалы ағын. |
Қазіргі кездегі газ-сұйық қоспасының қозғалысы кезіндегі құбырлар желісін есептеудің көптеген әдістемелері күрделі және барлық жағдайда сенімді нәтиже бермейді. Соңғы әдістемелердің бірі [18]-де көрсетілген, бұл жерде оның оңайлатылған нұсқасы келтіріледі.
Егер құбырлар бойымен газ-сұйық қоспасы қозғалған кезде инерциялық шығындарды ескеретін болсақ, онда есептік теңдеуді мына түрде жазуымызға болады:
(6.10)
мұнда, ()- шығын параметрлері бойынша анықталатын қоспаның тығыздығы:
(6.11)
- ағын құрамындағы көлемді газ шығыны
;
(6.12)
ж- сұйықтың тығыздығы, Г – құбырдағы орташа термодинамикалық жағдай кезіндегі газдың тығыздығы;
w- қоспаның
орташа жылдамдығы:
;
см-
қоспаның қозғалысы кезіндегі гидравликалық
кедергі коэффициенті,
,
- сұйықтар үшін гидравликалық кедергі коэффициенті, ол ағын режиміне байланысты (6.6) және (6.7) формулалары бойынша есептеледі. Рейнольдс санын мына формула бойынша есептейміз:
;
(6.13)
- қоспаға арналған түзету коэффициенті, ол ағын құрамындағы көлемді газ шығынына- және Кутателадзе критериіне –K байланысты анықталды:
(6.14)
(6.15)
мұнда, Fr-
Фруд саны,
;
We- Вебер
саны,
;
=ж - г ;
- фазалар бөлімі шекарасындағы беттік керіліс;
hві және hні – құбырлардың түсетін және көтерілетін участкілерінің сәйкес биіктіктері;
ві және ні - құбырлардың түсетін және көтерілетін участкілеріндегі сұйықтардың сәйкес айқын тығыздықтары;
,
,
(6.16)
в және н - құбырлардың түсетін және көтерілетін участкілеріндегі айқын газ құрамы, ол газдысұйық ағынының тұрақтылық санының функциясымен анықталады, оны Кутателадзе критериі деп атайды:
(6.17)
Бұл формуладағы теріс (минус) таңба мына жағдайда қолданылады:
Егер
болса.
Көтерілетін участкідегі құбырлар үшін =+1, ал төмен түсетін құбырлар үшін = -1 және көлденең (горизонталды) жатқан құбырлар үшін =0.
№ 20 Дәріс. Құбырлар бойымен ньютондық емес сұйықтарды тасымалдау: тұтқырлығы жоғары және парафинді мұнайлар.
Қазақстан Республикасында құрамында парафині көп бірқатар кен орындары ашылып, игерілуде. Бұндай мұнайлар құбыр бойымен қозғалғанда гидравликаның белгілі заңдарына бағынбайды. Осы кен орындарының кейбірінің мұнайы құрамындағы парафиннің мөлшері 25%-ға, ал шайыры 55%-ға жетеді. Құбырлармен мұндай мұнайларды тасымалдаудың өзіне тән ерекшелігі бар және көп қиындықтар тудырады.
Ньютондық емес сұйықтардың (бұларға парафинді мұнайларды жатқызамыз) реологиялық қасиеттері туралы негізгі түсінікті қарастырамыз.
Мұнайдың реологиялық қасиеттері деп - мұнайға әсер етушi сыртқы күштердiң және осы күштер тудыратын деформация арасындағы өзара байланысты айтуға болады, яғни тұтқырлықтың құбырдағы жылдамдық градиентi мен ығысу кернеуiне тәуелдiлігін айтамыз.
Парафинді мұнайларға тән қасиет, бұл мұнай тұтқырлығының өзгерісі қысым құлауына (немесе, ығысу кернеуiне - ) және құбырдағы жылдамдық градиентiне тәуелділігі.