Дросселирование в бурении и недостатки

Содержание

Эффект дросселирования  …………………………………….2

Дроссельный эффект при движении жидкостей и газов в пористой среде…………………………………………………………………..3

Дросселирование в бурении  и недостатки…………………..5

Список литературы……………………………………………9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эффект дросселирования 

Эффект дросселирования  используется для создания низких температур и покрытия потерь холода в агрегате.

Эффект дросселирования проявляется при взаимодействии потока реального газа или пара в канале с местным резким сужением проходного сечения. Резкое сужение канала называется местным сопротивлением, а в процессе дросселирования-дросселем. В результате дросселирования при адиабатном течении давление р2 после дросселя становится меньше давления до него - происходит расширение без совершения технической ( полезной) работы. При некоторых условиях в результате дросселирования снижается температура газа или пара.

Эффект дросселирования  любого газа может быгь положительным ( если температура газа понижается), отрицательным ( при повышении температуры) и равным нулю. Температура, при которой эффект дросселирования равен нулю, называется точкой инверсии. Каждому давлению газа соответствуют две точки инверсии: нижняя - в области жидкости и верхняя - в области газа. Между инверсионными точками эффект дросселирования положителен, ниже первой и выше второй - отрицателен. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дроссельный эффект при движении жидкостей и газов  в пористой среде

Дросселирование – эффект уменьшения давления газового потока при его движении через сужения  в каналах. Дроссельным называется термодинамический процесс, характеризующийся  постоянством энтальпии. 
 
Вследствие адиабатического расширения жидкостей и газов при прохождении через пористые среды и влияния дроссельного процесса наблюдаются термические эффекты. Адиабатическое расширение жидкостей и газов, сопровождающееся понижением температуры, незначительно влияет на температурные изменения внутри пласта и забоев действующих скважин вследствие большой теплоемкости С_Р горных пород. Заметные изменения температуры на забоях скважин происходят вследствие дроссельного процесса. При этом интенсивность изменения температуры характеризуется коэффициентом Джоуля –Томсона, который представляет собой частную производную от температуры Тпо давлению р при постоянной энтальпии H. 
 
  
Температурные изменения при фильтрации через пористую среду жидкостей и газов зависят от перепада давлений   между пластом (р_п) и забоем (р_з) и определяются формулой 
 
,  
 
где   – интегральный коэффициент Джоуля –Томсона. 
Из формулы следует, что коэффициент Джоуля – Томсона можно представить состоящим из двух членов – первый из них определяет нагревание вещества при фильтрации за счет работы сил трения, второй – охлаждение за счет адиабатического расширения.  
для воды, нефти и газа позволяет по температурным изменениям призабойной зоны отбить в пласте также и границы перехода нефть – вода, нефть – газ, вода – газ.eДроссельный эффект используется в промысловой практике для установления зон притока нефти, воды и газа. При поступлении нефти и воды наблюдается разогрев работающего интервала, а при поступлении газа – охлаждение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дросселирование в бурении и недостатки

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности  к оборудованию устья скважин  для добычи нефти и газа. Основное назначение устьевого оборудования - это подвеска насосных труб, направление  продукции скважины в выкидную линию  и обеспечение отбора газа из затрубного пространства.

Известны  устьевые арматуры, устройство для  сброса газа из затрубного пространства которых выполнено в виде клапана  сложной конструкции с перемещающимися  втулками и двумя запорными элементами.

Недостатками  их являются ненадежность работы и  частые случаи промерзания в зимний период. Наиболее близким к заявленному  является изобретение  2242583, выбранное в качестве прототипа, в котором устройство для сброса давления из затрубного пространства выполнено в виде трубки Вентури, установленной в отводе трубной подвески и сообщающейся зоной пониженного давления с колонной головкой.

Недостатками  ее являются достижение лишь определенного  снижения давления в затрубном пространстве и неэффективность от обмерзания в зимний период.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы устьевой арматуры скважины, полное снижение давления газа в затрубном пространстве, предотвращение условий для гидратообразования, увеличение притока нефти в скважину и исключение возможности обмерзания оборудования в зимний период.

В решении технической задачи используется эффект создания вакуума струйными  насосами (эжекторами) и эффекты  выделения тепла при дросселировании жидкостей через местные гидравлические сопротивления и при дросселировании газов (дроссель-эффект Джоуля-Томсона).

Известно, что струйный насос при свободно падающей струе воды способен создавать  вакуум до 100 мм.рт.ст. Поэтому использование  струйного насоса в конструкции  устьевой арматуры позволяет устранить  осложнения при эксплуатации скважин  путем создания необходимых эффектов при откачке газожидкостного  потока. При дросселировании жидкостей  создается тепловой эффект, который  определяются по формуле:

При дросселировании газов наблюдаются  эффект Джоуля-Томсона, состоящий в  изменении температуры газов  при их расширении. Опыты показывают, что при достаточно высоких давлениях  все газы дают отрицательный эффект Джоуля-Томсона, т.е. нагреваются. Нефтяной газ до 90% состоит из метана, и  при выполнении определенных условий  он будет проявлять отрицательный  эффект.

Обозначим давление, объем и потенциальную  энергию газа до дросселирования - Р₁, V₁, U₁, после дросселирования - Р₂, V₂, U₂. "Обычно при дросселировании реального газа P₁V_l-P₂V₂>0 и U₂-U₂>0, работа проталкивания газа приводит к росту внутренней энергии. В условиях, когда работа проталкивания оказывается больше прироста внутренней потенциальной энергии  U_nom, ее избыток идет на увеличение и внутренней кинетической энергии  U_кин, температура газа растет (dT>0)"(Теплотехника, В.Н.Луканин., М.Г.Шатров и др. Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 2005, стр.127).

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена  схема скважинной устьевой арматуры.

Скважинная  устьевая арматура устанавливается  на эксплуатационную колонну и содержит фланцевую трубную головку 1 с  боковым отводом 2 и фланцевую  трубную подвеску с боковым отводом 4. Трубная подвеска 3 опирается на трубную головку 1 и крепится с  ней как фланцевое соединение. В отводе 4 трубной подвески 3 установлен струйный насос 5, прием которого соединен с патрубком 6, который соединен с  полостью колонной головки 1, а следовательно, и с кольцевым межтрубным пространством 8, образованным эксплуатационной колонной 9 и колонной насосно-компрессорных  труб 10. При эксплуатации скважины нефть  поступает по колонне насосно-компрессорных  труб 10, а через отвод 4 поступает  с забоя скважины на поверхность  в нефтепромысловый сборный коллектор. Струйный насос 5, установленный в  отводе 4 трубной подвески 3, обеспечивает отбор газа и снижение давления газа в межтрубном пространстве 8, что  снижает противодавление на пласт  и увеличивает приток нефти к  скважине, повышая ее производительность.

На  патрубке 6 дополнительно устанавливается  узел 7, представляющей собой конструкцию  из трех устройств. Первое служит для  закручивания потока, при котором  под действием центробежных сил  капельки влаги собираются по периметру  и через дроссельные отверстия  второго устройства при помощи струйного  насоса 5 откачиваются через дроссельные  отверстия в выкидную линию. Сухой  газ откачивается через третье устройство, находящееся в центре узла 7. При  дросселировании жидкости и сухого газа происходит эффект тепловыделения, способствующий надежной работе устьевой арматуры в зимний период.

При работе в летний период или отсутствии необходимости для подогревания потока нефти с целью усиления притока нефти устьевая арматура может использоваться без узла 7, что улучшает производительность скважины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

• http://oilloot.ru/o-sajte/80-dobycha-i-promyslovaya-podgotovka-nefti/427-metody-kontrolya-za-ppd
• http://www.dslib.net/teshnologia-burenija/podgotovka-poputnogo-gaza-neftedobychi-k-transportu-s-primeneniem-trehpotochnoj.html
• http://сайтнефтиигаза.рф/2012/02/termodinamicheskie-issledovaniya-skvazhin/