REGULACIJA I KONTROLA RADA NAFTNIH I GASNIH BUŠOTINA

SADRŽAJ

FUNKCIJA DIZNE I OSNOVNI PRINCIPI RADA

PROTOK DVOFAZNOG FLUIDA KROZ DIZNU

JEDNOFAZAN PROTOK TEČNOSTI I GASA KROZ DIZNU


Osnovne funkcije dizne su:

smanjenje pritiska na površini i povećanje sigurnosti rada,održavanje konstantne prognozirane proizvodnje,održavanje programirane depresije i sprečavanje iznoš. peska,održavanje optimalnih uslova proizvodnje,sprečavanje stvaranje konusa vode ili gasa iregulacija i održavanje stabilnosti rada bušotina.

Prema konstrukcionim karakteristikama i načinu podešavanja otvora dizne koriste se dva osnovna tipa:

sa promenljivim podešavajućim otvorom (regulacione dizne)sa konstantnim prečnikom otvora (fiksne dizne)


Protok

Sedište

Prigušnica

Telo dizne

Ručni regulatorprotoka

Fiksna diznaRegulaciona dizna sa igličastim ventilom

Dizna se pravi od čvrstog materijala koji je otporan na eroziju i na ulazu može biti blago zaobljena. Ukupna dužina dizne je obično 15-20 cm, ali može biti i svega 5cm. Prečnici otvora su veličine od 1.5 mm do do 10 mm. Podešavajuća dizna omogućava postepenu promenu veličine otvora. Najčešći tip podešavajuće dizne je igličasti ventil, koji se kalibriše tako da reaguje na efektivni otvor. Drugi tip podešavajuće dizne je kružna fiksna dizna, prikazana na sledećoj slici Ova dizna se sastoji od dva kružna diska od čvrstog materijala, od kojih svaki ima po par prigušnica.


Položaj dizne

Zatvoren Prigušen Otvoren

Rotacioni disk

Fiksni disk

Prigušnica

Ručni regulatorprotoka

Kružna regulaciona dizna


Zone vrtloženja

Zona redukcijeprotoka

Zona kontrakcijeprotoka

Zona povećanjaprotoka

Režim protoka u fiksnoj dizni

Ukupni nepovratni gubici energije strujanja posledica su:•Trenja kroz diznu i u delu oko nje,•Turbulencije u blizini ulaza i izlaza dizne,•Sporih vrtložnih strujanja između mlaza i zida cevi u zoni kontrakcije mlaza i•Naglog širenja strujanja na izlazu iz dizne


2

vfP

*

LLfcht

Ukupni pad pritiska koji uključuje efekte kontrakcije mlaza i promenu kinetičke energije strujanja jednak je:

Koeficijent trenja pri protoku fluida kroz diznu zavisi od odnosa površina poprečnog preseka dizne i cevovoda i protoka. Određuje se eksperimentalno ili na osnovu praktičnih merenja na polju.

-brzina tečnosti pri jednofaznom protoku usled efekta prigušenja

AC

q = v

chCch

k,L

Ccch-koeficijent kontrakcije mlaza

Izlazni pritisak, P2

Masen

i p

roto

kPodkritični protok

Kritični protok

Regulisanje protoka kroz diznu promenom odnosa pritiskaiza i ispred dizne

Pri početnim uslovima regulacioni ventil je zatvoren, a pritisci iza i ispred dizne su jednaki (P2=P1). Održavanjem konstantnog pritiska ispred dizne kontrolni ventil se postepeno otvara, što kao poseldicu ima smanjenje pritiska iza dizne i povećanje protoka gasa. Povećanjem p2 protok se postepeno stabilizuje dok konačno ne dostigne konstantnu vrednost, što predstavlja maksimalan protok koji se pri datom pritisku P1 može ostvariti kroz diznu. Odnos c = P2/P1, na početku ravnog dela, naziva se kritični odnos pritiska. Ako je P2/P1 veći od kritičnog odnosa, protok se vrši u nestabilnim podkritičnim uslovima.

JEDNOFAZAN PROTOK TEČNOSTI KROZ DIZNU

P1,v1,1 P2,v2,2DchDp g2

vP

g2

vP 2

2

2

2

2

1

1

1

2211f AvAvq Jednačina kontinuiteta

Bernulijeva jednačina

L

21

4

p

ch

2

PPg2

D

D1

1v

Brzina strujanja tečnosti iza dizne

L

21

4

p

ch

Dch2

PPg2

D

D1

Cv

Cfch-Koeficijent protoka tečnosti kroz diznu

CDch-Koeficijent isticanja dizne L

212

chCchL

PPDC48.85q

Protok jednofazne tečnosti kroz diznu

JEDNOFAZAN PROTOK TEČNOSTI KROZ DIZNU

Koeficijent protoka kroz diznu

Korišćenjem prvog principa termodinamike i jednačine stanja zaizentropsku promenu dobija se dobro poznata jednačina Saint Venant-a za proračun brzine isticanja idealnog gasa iz dizne:

1

1

212 P

P1

1

P2v

PROTOK GASA KROZ DIZNU

1

1

2

2

1

2

g1g

Dch12chgst P

P

P

P

1ZTM

1CPD249488q

Na osnovu masenog protoka i jednačine stanja dobija se jednačina za proračun protoka gasa kroz diznu.

1

c

c1

2

1

2

P

P

uslov kritičnog protoka:

mm yCP88.2494

ZTMqD

Dch1

g1gg

ch

PROTOK GASA KROZ DIZNU

Jednačina za izbor potrebnog prečnika dizne:

gde je y:

1

1

2

2

1

2

P

P

P

P

1y


2P

1P

2h

1h

2v

1v

2w

1wf 0dwdvvdhgdpV

Bilans energije pri protoku dvofaznog fluida kroz diznu jednak je:

2

1

1

21L

n

1n

1

21L1f2 P

P1PV2

P

P1PVV

1n

n2v

Brzina smeše na izlazu iz dizne:

sec/kgv

vACq

1

2chDchm

L

L1f

V

VVT,PR

n

1

1

2

2

1

1

2n

1n

2

n

2

1

1

L

Dch

m

P

PT,PR1

P

P1

1Pl

P1

1n

T,PR

P2

V

AC

q

12

1

Zamenom jednačina

U prethodnu jednačina dobija se:

cp -specifična toplota smeše pri konstantnom pritisku cv -specifična toplota pri konstantnoj zapremini

c -stvarna specifična toplota smeše

Kako se kritični protok kroz diznu javlja kada je:

0d

dq

0

d

dq

P

Pc

1

2

pri

c – kritični odnos pritisaka iza i ispred dizne

Izraz za protok nafte kroz diznu (korelacija Ashford-a):

wo/woo1s11

2

1

wo/wsoo1s11

o/wo

1

2

chDcho

FR0012174.0P43.159RRZT

FR0012174.0P8746.216RRZT

FB

PDC8907.8q


izračzračuq

merenoqC

f

fDch Koeficijent isticanja dizne


Podkritičan protokPritisak, P2

Kritičan protok

Odnos pritiska, P2 /P1

Brz

ina p

roto

ka s

meše k

roz d

izn

u,

m/s

ec

za

Brzina protoka smeše gasa i nafte kroz diznu u funkciji P2/P1


Od

no

s k

riti

čn

og

pri

tiska P

2 /P

1

Odnos protoka gas-tečna faza

Granice kritičnog i podkritičnog protoka prema različitim autorima


Opšti oblik modela za proračun potrebnog pritiska ispred dizneda bi se protok odvijao u kritičnim uslovima je:

C

ch

B

po

1 D

RqAP

Konstante A, B, C u opštoj jednačini protoka dvofazne smeše kroz diznu

KONSTANTEKORELACIJA

A B CGilbert 1.950 0.546 1.880Ros 2.816 0.500 2.000Baxendell 1.787 0.546 1.930Achong 0.895 0.650 1.880Pilehvari 4.940 0.313 2.110

PROTOK DVOFAZNOG FLUIDA KROZ VIŠESTRUKU DIZNU

C

ch

B

p

D

L

1 A

RqAP

4664.0

ch

3955.0

p

5917.0

L

1 A

Rq31.2P odnosno:

Na osnovu regresione analize podataka merenja opšti oblik modela je modikovan za potrebe proračuna kroz višestruke dizne.

Proračun maksimalne brzine zahteva korišćenje iterativnog postupka. Postupak modeliranja je:

•Pretpostavi se protok qL.•Korišćenjem pretpostavljene brzine protoka u koraku (1) izračuna •se brzina u dizni i pad pritiska usled povećanja brzine protoka •korišćenjem jednačine Bernoulli-ja.•Izračunaju se gubici pritiska usled kontrakcije linije strujanja. •Izračunava se ukupan pad pritiska i pritisak u dizni Pt.•Ako je izračunati pritisak veći od parnog pritiska tečnosti, •pretpostavljeni pad pritiska u koraku (1) mora se povećati. Ako je •Pt manji od parnog pritiska, pretpostavljeni protok treba smanjiti.•Kada je izračunati pritisak u dizni Pt jednak parnom pritisku, •dolazi do pojave prigušenja i kritičnog protoka tečnosti.

Pretpostaviti qL

Proračun pada pritiskausled povećanja pritiska

Izračunavanje ukupnogpada pritiska u dizni pt

Pt parnogpritiska tečnosti

Povećati q L

Povećati q LPt < parnog

pritiska tečnosti


Algoritam za izračunavanje pada pritiska kroz diznu


Izračunati v L*

PretpostavitiP2+0.5 P1

Izračunati P t (jed.7.47) ilipretpostaviti Pt=P2

Proračun fizičkih karakteristika gasa itečnosti pri P t

Yg i YL

Brzina zvuka u gasu vg* (jed. 7.42)

Kritična brzina v TP* (jed. 7.48)

Maseni protokqm

P2 iz korekcija zapodkritični protok

(P2IZR – P2PRT) P2PRT = P2IZR

Proračun kritične brzine pri dvofaznom protoku

MODEL BEZDIMENZIONALNIH PARAMETARA ZA ODREĐIVANJE KRITIČNE BRZINE PROTOKA

8.1d

657.0

1

19.3

1p49.3

pgl NR1

1NN263.0N

Bezdimenzionalan protok tečnosti je definisan relacijama:

5.0

1Lchd

gDN

Bezdimenzionalni prečnik dizne

5.0

1L1P1P g

1PN

Bezdimenzionalni pritisak ispred dizne

1L

1gN

Bezdimenzionalni odnos gustina

25.0

5

35

LL

5

gl

gq1042.6N

Documents

REGULACIJA I KONTROLA RADA NAFTNIH I GASNIH BUŠOTINA