11. Гидравлический расчет трубопроводов для нефтяных эмульсий.

Основной задачей, возникающей при гидравлическом расчете трубопроводов, транспортирующих нефтяные эмульсии, является определение перепадов давления. Расчетной формулой при этом являются формула Дарси-Вейсбаха. Устойчивые высокодисперсные эмульсии ведут себя как однородные жидкости, и поэтому гидравлический расчет трубопроводов в этом случае не отличается от гидравлического расчета простого нефтепровода. Различие гидродинамического поведения неустойчивых и устойчивых эмульсий проявляется в эффекте гашения турбулентных пульсаций дисперсионной среды каплями дисперсной фазы. С учетом этого эффекта λ неустойчивых эмульсий определяется:

λ_э=64/Re_*э,Re<=2320,

,

2320< Re_*э<10⁵,

где Re_*э-число Рейнольдса, определяемое по формуле:

,

где γ₀ указывает, является ли неустойчивая эмульсия ньютоновской или неньютоновской жидкостью, ее определяют по выражению:

,

-параметр пластичности,

w-средняя скорость течения, ρ_э, μ_э-плотность и вязкость эмульсии; D-внутренний диаметр трубопроводада; τ₀- дополнительное напряжение сдвига плотной эмульсии: τ₀=(0,195φ_ф-0,102)σ/d, где σ-межфазное натяжение; d-диаметр капель; φ_ф-содержание дисперсной фазы и эмульсии. Символ γ₁ указывает, проявляется ли в потоке неустойчивой эмульсии эффект гашения турбулентности, и определяется:

,

где d-средний объемно-поверхностный диаметр капель неустойчивой эмульсии; d=1,4Dwe^0.6; We=σ/ρ_с; ρ_си ρ_ф-плотность дисперсной среды и дисперсной фазы.

Снижение давления при преодолении гидродинамического сопротивления при турбулентном течении неустойчивых эмульсий в промысловых трубопроводах зависит от содержания дисперсной фазы в неустойчивой эмульсии.

Содержание дисперсной фазы в эмульсии, при котором потери давления будут минимальны, является оптимальным.

Оптимальное содержание дисперсной фазы в неустойчивой эмульсии определяют по формуле: φ_ф0=0,68-0,4ρ_ф/ρ_с, 0,6< ρ_ф<1.4. важное значение для нефтепромысловой практики имеет определение области, в которой перепад давления при течении эмульсии не превышает перепада давления при течении нефти с той же скоростью. Эта область при 1< ρ_ф/ ρ_c<1.4 описывается формулой: ρ_ф*=1,2-0,7 ρ_ф/ ρ_с.

Т.о., при 0< φ_ф< φ_ф* перепад давления в труб-де меньше, чем для чистой нефти. За пределами этой области перепад давления для эмульсии превышает перепад давления для чистой нефти.

12. Дифференциальное и контактное разгазирование. Расчет процесса сепарации по закону Рауля-Дальтона.

Изменение давления и температуры нефти при ее движении как по стволу скважины, так и по системе промысловых трубо­проводов сопровождается сложными процессами испарения и кон­денсации многокомпонентных углеводородных систем. При сни­жении, например, давления происходит процесс разгазирования (испарения) нефти, в результате чего понижается температура газо­нефтяной смеси. Количественная оценка процесса разгазирования нефти может быть сделана как теоретически, так и эксперимен­тально. Изучение процесса разгазирования нефти в лабораторных условиях обычно проводят в бомбе PVT двумя способами:

1) кон­тактным, или однократным,

2) дифференциальным, или по­степенным (многократным).

Контактным называется такой процесс разгазирования нефти, при котором суммарный состав смеси (газ + нефть) во время про­цесса остается постоянным. Образующийся в бомбе PVT газ все время находится в контакте с нефтью, из которой он выделился.

При дифференциальном разгазировании нефти суммарный со­став фаз непрерывно изменяется, так как образующийся газ вы­водится из системы по мере его выделения. В результате этого при дифференциальном разгазировании нефть обогащается высоко­кипящими компонентами, а с газом отводится наиболее легкая часть этой нефти. Поэтому при дифференциальном разгазировании нефти количество газа всегда получается меньше (кривая 2), чем при контактном (кривая 1) (рис. 51).

Рис. 51. Разгазирование нефти в бомбе РVT: