автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Выделение газа из закрученного потока в приосевой парогазовый шнур

[la правам рукописи

; /

СЛГБПЕВ ИЛЬГИЗЛР РАФФАКОВИЧ

ВЫДЕЛЕНИЕ ГАЗА ИЗ ЗАКРУЧЕННОГО ПОТОКА

в ириосезой ;:л?оглзозыП шнур

СЗ. 17. 08—Процессы и аппараты химической технология

АВТОРЕФЕРАТ дпеезрхзцпп пя созскгпхъ учгяеЗ етопопз кавдпдгта техпзчеекзз пг/з

Казань 1905

Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете.

Научный руководитель: — доктор технических наук,

профессор А. Г. Усмаиов

кандидат технических наук, Доиент ¡ИГУ. Бакиров)

Официальные оппоненты — доктор технических паук,

профессор Ф.Г. Ахыадиев (КГАСА)

докгор технических наук, профессор В. А. Булкин (КГТУ)

Ведущая организация — Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (ТатНИПИнефть, г. Бугульыа)

Змщгге сссюптсе: . с?3> " си-оил 1995 года к 14 часов па всседаиин диссертационного совета Д 063. 37. 02 Казанского государстсеииого технологического университета по адресу: 420015 г. Кааакь, ух. К. Маркса, 68. Зел заседании Ученого совета.

С дисгсрггщ^сп ижко оззсксмитьсг с библиотеке КГТУ. Афзсргферат ргхослап » _1095 г.

Прсспы Вас к сотрудников Вашегс учреждения, интересующихся темой диссертации, принять участие с заседании Сонета клн прислать отзыв автореферат.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических паук,

Ф. М. Гуыоров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Процесс сепарации дисперсного газа от жидкости широко применяется в ряде технологических процессов химической, нефтедобывающей и нефтеиерерабатываодей промкшлешшости. Он является важной стадией и обязательным элементом лвбой из технологических схеы промысловой обработки пластовой смеси на нефтяных месторождениях.

В настоящий момент, практически во всех серийно выпускаемых сепараторах для отделения газа от нефти используется гравитационный эффект. Эти установки являются громоздким! и дорогостоящий! сооружениями. Их доставка, монтаж и эксплуатация представляет немалые трудности, особенно в условиях Севера,а также на морских платформах.

Разработка и освоение новых месторождений требует значительной мобильности установок подготовки нефти, газа и води,-их блочности и компактности при высокой удельной производительности.

Различные инженерные решения интенсификации процессов разделения направлены на использование инерционных эффектов, ультразвука, а так-гэ разделения в поле центробежных сил.

Разделение в поло центробежных сил имеет ряд препкуцетв, так как закрутку потока мохно осуществить за счет использования остаточного давления нефтегазовой смеси, без применения дополнительных энергоза-трачнвасщих устройств. Используя закрутку потока моено значительно увеличить разделяющую способность аппаратов по сравнении с гравитационным разделением.

Однако, несмотря на эти достоинства, создание аппаратов для отделения газа от гидкости с использованием закрутки потока сдёргивается недостаточностьп icaïc теоретических. Taie и экспериментальных исследований закономерностей протекающих при этом процессов.

Настоящая работа выполнена в соответствии с Координационным плат нон РАН по проблеме '"Теоретические, основи химической технологии" Сп. 2.27.1.3.2).

Цель работы. Изучение закономерностей- выделения дисперсного газа из падкости в поло цеитробелшх сия закрученного потока и, ira зтс.1 оспове, создание аппарата для осуществления такого процесса.

Научная новизна. Разработана математическая модель процесса Сепарации пузырьков газа из ¡закрученного потока гидкости в парогазовый шнур. Проведенные совместимо чпелекныа и экспериментальные исследова-

- 1 -

низ явлений, сопровождающих работу аппарата, на различных модельных .жидкостях и в условиях реального производства подготовки продукции нефтяных скважин подтвердили правильность сделанных допущений и работоспособность всей модели.

Практическая ценность. Опираясь на проведенные исследования, с использованием разработанной модели, было предложено несколько вариантов конструкции аппарата и способов его- использования для различных технологических участков подготовки продукции нефтяных скважин, которые были задицены пятью авторскими свидетельствами и патентами.

Спроектирован, изготовлен и смонтирован аппарат для интенсификации процесса на концевой' ступени сепарации Тихоновского товарного парка НГДУ "Альметьевскнефгь".

Спроектирован, изготовлен и находится в стадии монтажа аппарат для работы в технологической схеме переработки высокосернистой нефти непосредственно на выходе из гидродинамического делителя фаз Досшов-ской УПВСН НГДУ "Джалильнефть".

Апробация. Основные результаты работы обсуждались на II Республиканской школе-семинаре молодых ученых и специалистов "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинаыики" САлушта, 1987г.). научно-технической конференции молодых специалистов "Исследование, конструирование и технология изготовления нефтепромыслового оборудования" СКазань,1988г. 3, научно-техническом семинаре "Совершенствование технологии и оборудования процессов . переработки и транспорта нефти" (Новополоцк,1989г.), VII Всесоюзной школе молодых ученых "и специалистов "Современные проблемы теплофизики" (Новосибирск, 1992г.) и на отчетных научно-технических конференциях КГТУ.

Публикации. Содержание работы изложено в 6 публикациях.

Структурц и объем работы. Работа состоит из введения, трех глав, ааклг)чения, списка использованной литературы и приложений; содержит 179 страниц машинописного текста, 29 рисунков, 11 таблиц, 170 наименований литературы и 12 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

В первой главе приводится краткое описание процесса сепарации дисперсного газа в поле центробежных сцл закрученного потока жидкости в приоутотвии приосевого парогазового кнура и аппарата для его осу- 2 -

Жц Впасть

дествления Срис. 1).

Далее, анализируются известные отечественные и зарубежные лсследова-ния, посвященные изучение процесса и методов его моделирования. Обзор литературы показал, что несмотря на кажу'цуяся простоту адекватное теоретическое описание процесса нз представляется возможным. Поэтому, для практического моделирования аппаратов, используших этот процесс неизбежно применение численных решений. К числу . факторов, наиболее ослогняющвг опксаш!е мояю отнести:

- существенную анизотропии турбулентного переноса в интенсивно закрученных потоках гидкостя;

- наличие свободной внутренней границы - границы парогазового инура.

Проведенный анализ ппзволяат установить наиболее существенные, практически важные нерешенные вопроси и иаыетпть задачи настояаего исследования.

Вторая глава посвяцена аналитическому исследовании зйкояошзр-ностей явлений, сопроводдагзих работу аппарата.

Использование для пузырькового потока ряда известных упроааюцпя условий допускает принятие следующей схеш описания процесса

Сначала, без учета влияния дисперсной $ззц £в виду калостя со обьешюй концентрации) рассштрпвается Течение однофазной нееупей еидкостп. На основатш репения уравнений, оппсывасаих гидродинамику несуцей тдкости определятся поля компонент скоростп а давления для •всего рассматриваемого течения. Затеи решаотся уравнения, описываснла закономерности движения газовых пузырьков известном поло скоростей и давлений несущей жидкости.

Рис.1.

Такая последовательность позволяет существенно снизить порядок .системы уравнений и сделать их более обозримыми и решаемыми.

Был проведен анализ'значимости каждого из членов, входящего в исходную систему уравнений осесимметричвого стационарного течения несжимаемой, изотермической жидкости в цилиндрических координатах построенную с использованием коэффициента турбулентного обмена.

В литературе для сильно закрученных потоков жидкости рекомендуется зависимость для коэффициента турбулентной вязкости, полученная .иа бснове гипотезы Прандтля

= c2rl

ды ы дг г

Ш

Отбрасывая незначимые члены, с учетом зависимости Ш систему уравнений, описывающих гидродинамику закрученного потока нбсущей жидкости можно окончательно представить в виде:

7 " Ей, =0 С2)

Ш-?)■{& - Я) С3)

* > -Pi)}-Euat-i • U).

1

J(r-u) rir - const (53

{

Подобная система является неэллиптической по отношению к направлении г, что позволяет построить "временоподобный" маршевый алгоритм ее численного решения. Т.е. применительно к рассматриваемому нами течения жидкости доотаточно определить граничные условия лишь: в начальной плоскости (2 = 0) u(z 3 0,г) = uc(r) , u(z = O.r) » ъ>о(г)

на стенке канала (г=1) uCz.D ■ <Xz.l) » 0 .

и иа границе шнура Сг»{3.

Уравнение движения одиночного пузырька газа в осесиммэтричном вр-аательио-поступательном потоке жидкости, с учетом оценки вклада

- 4 -

действующих на него сил, в проекциях на соответствующие оси координат примет вид:

■St

dK , dCtf-H) 3dR

— v-pO-l - +--"-Cu-n]

d* г ^ ,n L dr R^dr ->

0. w* f diA. о.з

(6)

ей/ dP , dt/.o.o

5Г ' И1«' ^c^-^-W'-Kg C7)

dbf К du dm

V ^ = г + W-w - C8)

Допуская отсутствие движения пузырька относительно несуцей гид-кос тн в осевом и тангенциальном направлении, система уравнений (6)-О) упроститься:

-V

З-и^-А-Г

. С 9)

Зчс-Еиг 4л.-ЯГ,2)

Выражение С9) позволяет определить для данного течения радиальнув компоненту скорости пузырька КС г, г) в любой точке потока., а, следовательно, и траекторию движения пузырька в закрученном потоке гид-кости. В результате, появляется возможность рассчитать длину цилиндрической части аппарата I, которая необходика, чтобы конкретный пузырек для определенных гидродинамических условий выделился га слоя закрученного потока жидкости в парогазовый снур на ого оси:

ка о!г

I = / и(г.г)----(10)

к, ИСг.г) .

Однако, применительно к рассматриваемому процессу.и аппарату для его осуществления, необходимо знание профилей скоростей а давлений, размера парогазового снура и распределения газовых пузырьков по размерам в начальном сечешга закрученного потока жидкости.

Профили скоростей и давлений в начальном сечении, также как и во всем канале суцественшш образом зависят от вида закручивающего устройства. Поэтому, было проводено специальное теоретическое исслодо-

- 5 -

ванне двух взаимно противоположных крайних законов распределения вра-цателыюй компоненты скорости по радиусу цилиндрического канала -вращения по закону свободного вихря и так называемого "квазитвердого вращения".

В результате было установлено,что с точки зрения выделения пузырьков газа из жидкости, для рассмотренных нами условий профиль распределения вращательной компоненты скорости жидкости по закону твердого тела предпочтителен. Из литературы известно, что профиль вращательной скорости близкий к закону твердого тела достижим при осуществлении закрутки с помощью тангенциальных закручивавших каналов. Именно на этом способа закрутки и было решено остановиться.

. Рассматриваемый процесс, как обязательное условие его протекания, предполагает на оси закрученного потока наличие устойчивого парогазового шнура (ПГШ). в который и выделяются пузырьки сепарируемого газа. Условие существования ПГШ и его размеры полностью определяются гидродинамикой несущего потока. Вместе с тем, сам он оказывает существенное влияние на сепарационныз и расходные характеристики аппарата.

Имеющиеся в литературе данные не позволяют адекватно моделировать условия зарождения и развития ПГШ, особенно для случая закрутки жидкости по закону, близкому к квазитвердому вращению.

С использованием принципа минимума диссипации энергии предложено выражение для определения размера ПГШ в зависимости от интенсивности оакрутки в виде:

К«

К = -2-— (11)

(1 - ?*)

Кроме того, для случая зарождения чисто кавитационного ПГШ (т.е. образованного за счет разрыва сплошности потока и заполненного только парами данной жидкости) рекомендованы зависимости, позволяющие рассчитать Ко в начальном сечении для конкретного случая конструкции закручивающего устройства и характеристик самой среды.

Газовый шнур (т.е. заполненный практически только газом) при степенях кавитации, соответствующих началу образования кавитационного вшура Ко будет существовать безусловно и обязательно. И зависимость (11) ь этом случае характеризует максимальную интенсивность закрутки, нес-Знолимую для появления газового шнура.

- 6 -

Eue одной характерной особенностью аппарата для осуществления рассматриваемого процесса в случае закрутки потека тангенциальными закручивающими каналами является то, что основное формирование спектра размеров газовых включений происходит при прохождении гндостно-газового потока через эти каналы, т.к. здесь наблюдается максимальная скорость среды.

Минимальный, максимальный и средний размеры пузырьков в подводящих тангенциальных каналах оцениваются по зависимостям, выведенным на основе теории Левича, как функция только свойств жидкой и газовой фазы, а также расходных характеристик жидкости и геометрических параметров канала. Учитывая это, и опираясь на известный из литературы факт, что для пузырьковых потоков, как наиболее подходящий, чаще применяют нормально-логарифмический закон распределения газовых включений, предлагается выражениеописывающее функцию распределения пузырьков по размерам. По этому выражению определяется число пузырьков и их радиусы на входе в аппарат.

Эффектами дробления и слияния пузырьков в потоке после прохохдо-ния закручивающих каналов пренебрегается.

Приведенные зависимости составляют единую математическую модель процесса выделения пузырькового газа из закрученного потока хидкости в ПГИ на его осн. Она реализована для создания методики расчета этого процесса и проектирования соответствующих аппаратов. Расчет ведется численными методами в следующей последовательности.

Вводятся исходные данные, которые определяются и лимитируются технологическими требованиям!. Применительно к технологии подготовки нефти обычно задаются давление, расход и другие свойства среды, содержание газа в хидкости и максимально допустимое падение -давления в предполагаемой точке установки аппарата в технологической схеме.

Обязательным условней нормальной работы аппарата является наличие на его оси устойчивого ПГШ, поэтому,, преяде всего определяется диапазон конструктивных параметров аппарата, для которого при заданных технологических условиях обеспечивается существование такого шнура.

Существенным ограничением при проектировании аппарата являотся условно соблюдения на выходо его определённого избыточного давления жидкости, которое зачастую необходимо для обеспечения последующих технологических операций без внесения существенных изменений в саму

- 7 -

схему. Этот фактор учитывается при выполнении следующего этапа расчета - определении поля скоростей и давлений в аппарате для заданных технологических параметров, выбранной конструкции, а также профилей скоростей м размера шнура в начальном сечении. Расчет ведется по уравнениям С2)-С5) с учетом конкретных значений величин К, Еи^ и Еи^.

На следующем этапе расчета находится спектр распределения пузырей по размерам в начальном сечении аппарата.

Далее, с заданной дискретностью, по уравнениям С9) и СЮ) определится все размеры пузырей, которые при данных конструктивных н технологических условиях выделяются из жидкости в ПГШ.

Параллельно проводится подсчет массы газа, выделившейся с пузырями. в ПГШ и -эффективность сепарации в аппарате.

Используя известные методы оптимизации, за счет вариации конструктивна и некоторых технологических параметров, подбирается наиболее оптимальная конструкция.

В третьей главе осуществлена опытная проверка основных допущений и закономерностей, принятых при построении математической модели. Дается описание экспериментальной установки и методики проведения опытов. Обсуждаются результаты экспериментов, проведенных на модельных средах в условиях лаборатории. Предлагаются рекомендации для проектирования устройств, использующих поле центробежных сил закрученного потока для дегазации жидкостей. Приводятся результаты промысловых испытаний устройства, и на их основе делаются некоторые выводы' об эффективности использования предложенных аппаратов, применительно 'к технологической схеме подготовки нефти.

Ввиду н&воэможнссти использования в лабораторных условиях реальной продукции нефтяных скважин, по ряду критериев, в качестве модельных жидкостей были выбраны вода.водоглицериновые смеси, масла и их эмульсии. Газовая фаза моделировалась воздухом.

Лабораторные исследования проводились на специально созданной экспериментальной установке, основным узлом которой является многофункциональная измерительная ячейка, позволяюаая изучать гидродинамику закрученного потока одновременно используя методы зондирования и визуального наблюдения.

В ячейку подавалась исследуемая хидкостно-газозая смесь, которая приготавливалась в заданных пропорциях ь специальном смесительном устройстве. Система подготовки жидкости и газа обеспечивали четкое оа-дчнвг* таких май белее ъажлых свойств среды, как давление, расход в

- е -

температура в широком диапазоне их изменения.

йзмерения полей давления и скоростей проводилось о помощью поперечно-натянутого зонда, изготовленного из калиброванной нержавеющей металлической трубки наружным диаметром 0,8 мм и толщиной стенки 0,1 им, расположенной строго по диаметру специальной секции - вставки в плоскости, перпендикулярной оси цилиндрического канала. Приемное отверстие в стенке трубки имело диаметр 0.3 мм. Радиальное и угловое перемещение приемника осуществлялось с помощью специально изготовленного координатного устройства, обеспечивающего задание линейных координат с точностью ±0,02 мм и угловых координат с точностью ± 3°.

Такой датчик, после специальной тарировки и применения соответствующей обработки измерений позволяет опытным путем определить локальные значения статического давления, тангенциальной и осевой составляющей вектора скорости для всего рассматриваемого канала,

Так, например, на рис.2 представлены экспериментальные профили статического давления и компонент скорости, полученные в сечении г = = 52 мм цилиндрического канала диаметром 40 мм и высотой I. = 360 мм для воды при I = +25'С с расходом СЫ = 0,324 л/с. При этом поддерживалось соответственно давление Ры= «3,0 кгс/см* и Р<пО= 0,282 кгс/см*. В качестве завихрителей использовались два тангенциальных канала прямоугольной формы шириной 2 мм и высотой 7 мм. Длина щелей была равна о.4 10 ым.

Аналогичные измерения и обработка при тех аз гидродинамических условиях для сечений с другим значением координаты г позволяют экс- ^ ^ периментальныы путем определить поля давлений и скоростей для всего Рис,2. рассматриваемого канала.

На рис.3-5 представлены полученные значения полей тангенциальной ы и $>севой и компонент скорости я статачэского давления Рс» для чеч»-

- 9 -

Ют ги

5-.

0 "1 Г Т I Т Т ГП'ГТ Т г» ГРГ

о 5 и и/о 2-2-

г 20

11 г пчг/гт лтттгмтгтгг»'»'!*»Iм» »1 г / гт~

15

Г 20

0.2

0.0

кгс/сл1

з

15

Г 24

' ■ I - . , .. I , ц .. . у , .—.и а I . I ■-.■■■и.,.-,, та ,.

^ Стен*а канала Стен* а капала 1 Стенка канала Степка канала

[ий канала с различными значениями координаты 2.

Здесь же приводятся эпюры соответствующих компонент скорости и давления (сплошные линии), полученные расчетным путем, В качестве на-[ального приближения для сечения 2 = 0 принят профиль тангенциальной ;омпоненты скорости ъ> близкий к вращению жидкости по закону квазитвер-;ого тела, а профиль осевой компоненты скорости и принят постоянным и ввныы значению среднерасходной скорости Сем. профили на рис.3 и 4 ,ля сечения г = 52 мм).

Приведенные расчетные профили имеют наименьшее среднеквадратичное тклонение из всех остальных, полученных при различных значениях онстанты с. Численное значение константы при описанных выше условиях олучнлось равным с = 0,032.

В литературе отсутствуют рекомендации по оценке константы с. Потому, была проведена работа по восполнению этого пробела.

В ходе экспериментов, проводимых на цилиндрических каналах разивших диаметров и длины для ряда модельных жидкостей в широком ин-ервале расходных параметров, а также параллельно проводимых расчетов ри тех же условиях, были получены значения с соответствующие наилуч-ему согласованию расчетных и экспериментальных результатов.

На рис.6 представлены результаты такого исследования в коордииа-ах К = Г(Еи4, Еи^). Эти безразмерные критерии используются в описан-ой выше математической модели для однозначного задания гидродинами-еских и конструктивных параметров рассматриваемого процесса. Причем, ели критерии Еи1 и Еи^ содержат только гидродинамические масштабные еличины, то критерий К дополнительно включает в себя и масштабный араметр константы с.

Кроме собственных измерений, на рис.6 представлены результаты бработки в предложенных координатах экспериментальных данных, полу-енных другими авторами1.

Сплошная линия, описываемая уравнением вида:

К » 0.5 • (Ей • Ей (12)

I л

бобзает экспериментальные точки со среднеквадратичным отклонением на ревьпааюаим 44 'Л.

1. Турбулентность в гидроцнклоне /К. А. Куэн .-цов, А.М Кутепов. И Г ерновскнй // 1Ьв.вузсв "Хим и хим. технол. " - М.: 1580, N11 -С 144^ 1445.

Хотя погрешность описания и имеет достаточно высокую величину, те»г не менее, характерные тенденции хорошо описываются формулой (12), что позволяет рекомендовать ее для оценки константы с.

В ходе экспериментов оценивался радиус парогазового шнура. При этом приемное отверстие полностью оказывается внутри ПГШ и зонд но воспринимает никакого избыточного давления. Размер шнура определялся о отклонением, сопоставимым с полудиаметром приемного отверстия, что составляет ± 0,15 мм.

Дополнительно, размеры и форма ПГШ исследовались визуально через прозрачные вставки и регистрировались на фотопленку.

С соблюдением ряда требований экспериментально изучены условия образования и развития чисто кавитационного шнура. На рис.7 представлены некоторые результаты проведенных измерений, а также линия, соответствующая зависимости (11). При обработке результатов, начальная степень кавитации Ко определялась по предложенной методике. Приведенные результаты соответствуют измерениям, выполненным на канале внутренним диаметром 80 мм для воды, водоглицериновой смеси (50:50) и индустриального масла марки И-8А при трех различных размерах подводящих тангенциальных щелей - 2к(4х9), 2х(6х9) и 2х(8х9). Здесь, первая цифра - число целей, вторая и третья - ширина и высота щели в миллиметрах.

Видно хорошее согласование тенденций роста кавитационного шнура о теоретическими предсказаниями по выражению (11), хотя и имеет место несовпадение результатов, особенно существенное в области, соответствующей началу зарождения шнура и особенно в опытах на воде. Очевидно, это связано с тем, что, при проведении опытов на воде, описанные выше мероприятия но позволяли полностью избавится от посторонних газов в несущей жидкости, что и приводило к образованию шнура при меньших числах кавитации. Для масла и водо-глицериновых смесей эти эффекты оказывались менее существенны.

Изложенную методику определения размеров ПГШ можно рекомендовать для расчета гидродинамики подобных устройств.

Качество сепарации в аппарате характеризуется коэффициентом эффективности, зависящим от количества газа в жидкости на входе и на выходе из аппарата.

Для измерения количества газа в жидкости использована известная методик? основанная на способе определения содержания газа в нефти.

- 12 -

1.0

0.5

0.0

— — расчет по (12) О - данные автора й - данные /1/

(Еи^Ыг)

-0.11

0.0

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I |"| Г I I I I I ) I I I I I I I I I I I I I I I I I II I

0.5

1.0 1.5 Рис. 6.

2.0

2.5

Рис. 7.

Анализируя результаты подобных измерений следует отметить, чт< увеличением расхода при прочих равных условиях происходит ассимптот ческое нарастание эффективности.

Очевидно это связано с тем, что' при одинаковых конструктив! параметрах в газожидкостной смеси с одинаковым содержанием газа I больших расходах жидкости уменьшается средний размер пузырьков. Эт. в своо очередь, приводит к тому, что эффективность сепарации га увеличивается неадекватно росту закрутки потока, вызванного увелич нием расхода жидкости.

Кроме того, при проведении опытов на водо-маслянных эмульси замечено, что с ростом расхода жидкости повышается устойчивое эмульсии после обработки смеси в аппарате. В качестве объяснения эт го факта, можно предположить, что наряду с дроблением пузырьков га: происходит также повышение дисперсности эмульсий, которая, как к вестно, определяет устойчивость эмульсий.

Для подтверждения адекватности моделирования основных свойс-нефти с помощью использованных в экспериментах модельных жидкостей, также всей математической модели были проведены промысловые испыташ пилотного аппарата в условиях действующего производства на Павловскс товарном парке НГДУ "Актюбанефть" ПО "Татнефть" им. В.Д. Шашина. В кг честве исследуемой среди использовалась нефть после первой ступеи сепарации, которая через отборное устройство подавалась в измеритель ную ячейку.

В ходе испытаний были определены условия образования ПГШ, вы.;ол нены измерения газового фактора, кратности и устойчивости пени до поело обработки нефти в аппарате.

Отмечено хорошев совпадение результатов измерений, проведении на модельных жидкостях в условиях лаборатории и на реальной продукци нефтяных скважин. Наблюдается существенное снижение содержания газа : нефти в результате применения аппарата, что также подтверждает пра' вильность сделанных допущений и модельных схем.

Вместе с этим, в результате промысловых испытаний возникли некоторые суждения, касающиеся практического использования полученных ре-вуяьтатов. В частности, повышение' эффективности работы отдельного аппарата не обязательно означает, что вся технологическая схема при наличии этого аппарата-будет работать эффективнее. Например, при разделении нефти на пунктах ее подготовки к транспорту увеличение глубинь

- 14 -

эпарации по газу может привести к ухудшению процесса разделения во-э - нефтяной эмульсии на последующих операциях.

Это обстоятельство требует обязательного учета при рассмотрении аособов использования предлагаемого аппарата в конкретных технологи-эских схемах. Однако рассмотрение эффективности использования прелагаемого аппарата в схемах выходит за рамки настоящей работы.

ВЫВОДЫ

1. Построена модель численного расчета процесса сепарации пу-арьков газа из закрученного потока жидкости в парогазовый шнур. При гом, наряду с целым рядам общепринятых допущений были использованы эпущения, не встречающиеся в литературе. К их числу относится приме-зние для моделирования условий образования и существования парогазо-эго шнура принципа минимума диссипации энергии. Использование этого ринципа позволило предложить зависимость для описания эаксномер-эстей развития парогазового шнура.

2. Правильность построенной модели и работоспособность всей рас-гтной схемы подтверждены совместными численными и экспериментальными ^следованиями явлений, сопровождающих работу аппарата, на различных сдельных жидкостях и в условиях реального производства подготовки родукции нефтяных скважин.

3. Опираясь на проведенные исследования, с использованием разра-этаниой модели, было предложено несколько вариантов конструкции ап-1рата и способов его использования для различных технологических застков подготовки продукции нефтяных скважин, которые были защищены тгью авторскими свидетельствами и патентам!.

4. Два варианта схем использования аппарата находятся в стадии ромыаленного внедрения на производственных объектах объединения "Гат-гфть".

5. Дальнейшее развитие настоящей работы, очевидно, получс быть травлено на изучение процессов сепарации в аппарате во взаимосвязи э смежными процессами в технологической схеме.

Условные обозначения: и. V, Ы - компоненты вектора скорости га-эвого пузырька в цилиндрических эйлеровых координатах; и, и, ы • эмпоненты вектора скорости жидкости в цилиндгических координатах, , р, г - координаты центра пузырька; р - плотности газа в пузырьках

^ответственно на входе и на выходе из сепаратора; К 'а рЦ~р% ~ число

авитаиии;

® - 15 -

pci" статическое давление на стенке трубы в рассматриваемом сечении; Р*> - статическое давление в парогазовом шнуре; Р»х - статическое да: noawo и 1дкссти на входе в закручивающие щели.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Аксаков Р. Р., Бакиров Н. У. , Сагбиев И. Р. Эксперимэнтальш расчетное исследование полей вращательной скорости и статическо! давления в циклонной камере с трубкой.- Тепло- и массообмен в хи» технологии: Иежвто. тематич. сб. науч.тр. , Казань, КХТИ, 1985, С. 31-53.

2. Бакиров Н. У. , Сагбиев И. Р. и др. Исследование процесса лег;: зации жидкости в гидроциклонно« сепараторе. - Отчет о НИР : * ГР 0183.0074190; Инв.Я Ö286.0087192, КазаньГ КХТИ, 1986. 91 с.

3. Бакиров Н. У. , Сагбиев И. Р. и др. Методика расчета стабилиза ШШ нефти в поле центробежных сил гидроциклона. - Отчет о НИР : № ГР 0185.0074190; Иив.Л 0283.0052937, Казань, КХТИ, 1987 , 27 с.

4. Усманов А. Г., Бакиров Н. У. , Сулейманов И. И. , Сагбиев И. Р. C« парация газа от нефти в поле центробежных сил.- Тезисы докладов науч но-технического семинара "Совершенствование технологии и оборудован!! процессов переработки к транспорта нефти", Новополоцк, 1989, С.22.

5. Сагбиев И. Р. , Махмудов P. X., Хаыидуллин Ф. Ф. , Бакиров Н. У. Сулейманов И. И. Результаты промысловых испытаний пилотной установк: для сепарации газа от закрученного потока нефти в присутствии приосе вот газового шнура. - Тепло- и массообмен в хим. технологии: Меквуз тематич. сб. науч. тр., Казань, КХТИ, 1989, С.79-89.

6. Сагбиев И.Р. , Бакиров Н.У. , Лхсанов P.P. Закрученный пото: жидкости с учетом анизотропии коэффициентов турбулентного переноса i присутствии прцосевого парогазового шнура.-Тепло- и массообмен в хим. технологии: Меквуз. тематич. сб. науч. тр. , Казань, КХТИ, 1990, С. 102-107.

7. A.c. £ 1521978 (СССР). Герметизированная система трубопроводного транспорта /Сагбиев И. Р. и др. - Опубл. в Б. И., 1989, к 42.

8. A.c. й 1669485 (СССР). Устройство для разделения газонефтяно( смеси /Сагбиев И. Р. и др. - Опубл. в Б. И., 1991, * 30.

9. Патент и 1761193 (РФ) (взамен а.с. й 1761193 (СССР)). Вертикальный газоотделитель /Сагбиев И.Р. и др. - Опубл. в Б.И., 1992, * 34.

10. Лхсанов Р. Р. , Сагбиев И. Р., Тухбатуллин Р. Г., Корчагин П. И. Устройство для дегазации жидкости (Положительное решение ВНШГПЭ от 20.05.92 г. на выдачу авторского свидетельства СССР по заявке t 5006595/26).

11. Патент & 2003921 СРФ). Устройство для транспортирования и разделения продукции скважин /Сагбиев И.Р., Махмудов Р.л., Хаыидуллин Ф.Ф.', Ахсанов P.P. - Опубл. в Б. И., 1993, JS 43-44.

Сагбиев И. Р

Тирах 80 экз.

Соискатель

Заказ 43

Офсетная лаборатория КГТУ 420015, Казань, ул. К.Маркса. 68