Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 [ 4 ] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78

Несжимаемая жидкость может перемещаться в пористой среде и преодолевать гидравлические сопротивления только за счет работы внешних сил

АЬ = У(р2-Рг), (1-46)

где jPg и - давления на двух эквипотенциальных поверхностях пористой среды.

При постоянной скорости фильтрации вся работа (I. 46) расходуется на преодоление сил трения и целиком превращается в тепловую энергию, что приводит к новьппению температуры жидкости но пути движения. Таким образом, определение (I. 45) вытекает не только из (I. 43), но также из выражения (I. 46) на основании закона сохранения энергии

CpAT = AVdp. (1.47)

Коэффициент термического расширения идеального газа а = после подстановки в (I. 43) получаем

Ej = 0. (1.48)

Значит, дросселирование идеального газа является но существу изотермическим процессом. При изотермическом процессе идеального газа имеем AL = PgFj - PiVi, т. е. работа внешних сил в данном случае равна нулю и поэтому температура не меняется.

Согласно выражениям (I. 37) и (I. 43), коэффициент Джоуля - Томсона можно представить так

г, = -Ц, (1.49)

Первый член правой части равенства (I. 49) определяет нагревание вещества но пути движения за счет работы сил трения, второй - охлаждение за счет адиабатического расширения. AV

Для жидкостей -> t]s или а Г <g 1, следовательно, все

ЖИДКОСТИ, насыщающие пористую среду, нагреваются но пути движения. Пределы изменений температуры жидкостей при дроссельном движении и температуре 20° С даны в табл. 3.

Как видно из табл. 3, нагревание нефтей и нефтепродуктов при дроссельном движении достигает 5° С на 100 кГ/см депрессии. Еще сильнее нагреваются жидкие металлы - до 9° С на 100 кГ/см депрессии.

Коэффициент Джоуля-Томсона для реальных газов получаем из (I. 43) с учетом уравнения состояния (I. 6), а именно

В данном случае знак эффекта Джоуля-Томсона зависит от знака частной производной (-Щг В точках, где (-ff-j = О, коэффициент

Таблица 3

* Жидкий сплав Na - 25% и К - 75%.

Ej == О, ЭТИ ТОЧКИ называют точками инверсии. В точке инверсии коэффициент Si меняет знак: ниже температуры инверсии > О

или e.j < О, т. е. газ по пути движения в пористой среде охлаждается выше точки инверсии (- <! О, е >»0, и газ, движуш;ийся в пористой среде, нагревается.

Кривая точек инверсии соответствует линии поворота сетки линий Z (Рд, Гд) на рис. 1. Как видно, температура инверсии нефтяных газов достаточно высока и в практике эксплуатации газовых месторождений рассматривают только эффект охлаждения газов по пути движения к скважине. Значения дифференциальных коэффициентов 8j для углеводородных газов вмещаются в пределах от -0,3 до

-0,60 °С/ат, что по абсолютной величине примерно в 10 раз больше, чем для жидких углеводородов.

Для графических определений интегрального эффекта Джоуля-Томсона приводим на рис. 3 энтальпийную диаграмму из работы [42]. Пунктирная линия разделяет область положительного и отрицательного температурного эффекта дроссельного движения.

Для определения температурной кривой дроссельного процесса следует найти исходную точку А (р, Г). Например, для метана Рк = 45,8 кГ/см, Тк = 191° К. При начальном пластовом давлении р = 320 кГ/см и температуре Т = 382° К, вычислив приведенные

значения р = 320 : 45,8 = 7 и Т = -j = 2, находим точку

А (7; 2) на рис. 3 и проводим линию / = const от этой точки до конечной точки В (р, Т). В данном случае на рис. 3 точка В отвечает конечному давлению р = 1 или р = 45,8 кГ/см и температуре

Рис, 3. Энтальпия i углеводородных газов в функции приведенных давлений и температур Т.