Cтраница 4
Большинство потоков, поступающих со скважин состоят из газа и жидкости, соотношение которых непрерывно меняется. При этом пределы изменения соотношения газ-жидкость могут быть очень широкими: от скважин, содержащих практически чистый газ, до скважин, содержащих практически только нефть, где соотношение газ-нефть очень мало. Этот пробоотборник вводится в поток, поступающий со скважины, по центру трубы таким образом, чтобы направление потока в нем совпадало с направлением потока в трубе и скорость потока была равна скорости потока в трубопроводе. Для получения падежных результатов анализа необходимо хорошее оборудование и тщательная установка пробоотборника типа зонд по центру трубопровода. [46]
Для определения средней скорости потока необходимо выявить средний по сечению динамический напор. Для этого сечение трубопровода разбивают на равновеликие площадки. Круглое сечение разбивают на равновеликие кольца, прямоугольное - на квадраты или прямоугольники с длиной стороны 150 - 200 мм. Число колец, на которое разбивается круглое сечение, зависит от диаметра трубопровода. Трубопроводы диаметром от 300 до 1000 мм разбивают соответственно на 6 - 16 колец. В круглом трубопроводе измерения динамического напора производят по одному из диаметров, в каждом кольце в двух точках, расположенных симметрично по обе стороны от центра трубопровода. [47]
На рис. 40 показано изменение температуры потока нефти по сечению трубы при охлаждении. Кривые построены по экспериментальным данным. Анализ данных, показал, что температура потока нефти в сечении трубы распределяется неравномерно. Имеется ядро потока радиусом г и пристенный слой. Радиус ядра потока, где температура постоянная, меньше радиуса трубы, а центр ядра потока смещен вверх относительно горизонтальной оси трубы. При прогреве трубы радиус ядра потока увеличивается, достигая максимума, и в дальнейшем остается постоянным. С увеличением подачи радиус ядра потока также увеличивается, а центр ядра приближается к центру трубопровода. [48]
Значительно чаще [20, 22, 23, 37] применяют усреднители давления по радиусу или по диаметру. Они состоят из цилиндрической трубки ( зонда), пересекающей трубопровод в диаметральном направлении. В ней имеется ряд отверстий, которые направлены навстречу потоку. Такая трубка называется осредняющей или интегрирующей. Осреднение давления в трубке сопровождается перетеканием в ней жидкости или газа из центральных отверстий в периферийные. Статическое давление отбирают либо у стенки трубопровода в области невозмущенного потока перед осредняющей трубкой, либо во втором цилиндрическом зонде с отверстием, расположенным под углом 90 и 180 к направлению потока. В этом случае нужна индивидуальная градуировка. Для обеспечения прочности трубки и отсутствия вибрации диаметр dT следует выбирать тем больше, чем больше диаметр трубопровода D и чем выше скорость, а также плотность вещества. Оба конца трубки укрепляют в стенке трубопровода. Радиальная трубка, кончающаяся в центре трубопровода, имеет меньшую прочность. [49]
Рассмотрим трубопровод, по которому протекает газ благодаря наличию градиента давления. Если давление газа и его скорость достаточно велики, то движение будет турбулентным. Линии тока не будут ни прямыми, ни регулярными, они будут закручиваться, образовывать винтообразные линии, появляясь и исчезая, подобно вихрям. Скорость и давление в любой точке будут изменяться со временем, сильно колеблясь около средних значений. Экспериментально найдено, что поток газа через трубопровод Q PV приблизительно пропорционален корню квадратному из градиента давления. Линии тока станут в прямых участках трубопровода прямыми, а в изломах и изогнутых частях трубопровода - плавно изменяющимися кривыми. Линии тока, скорость и давление станут постоянными во времени. Величина Q - PV - количество газа, протекающего через трубопровод, - сделается теперь пропорциональной градиенту давления, так как вся энергия, вызываемая градиентом давления, используется только на создание равновесного потока, а не на создание хаотических вихрей. Вблизи стенок трубопровода газ почти покоится; по мере удаления от стенок слои газа скользят один относительно другого, причем в центре трубопровода газ движется с максимальной скоростью. [50]