Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐAI HOC MỎ - ĐỈA CHẮT
BÙI SĨ MINH
LÓP: THIẾT BỊ DẦU KHÍ K50 cọ HÀ NỘI
BÙI SĨ MINH
LỚP: THIẾT BỊ DẦU KHÍ K50 CQ HÀ NỘI
Đô ÁN TÒT NGHIỆP
Đồ ÁN TÓT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THU GOM VẬN CHUYỂN HỒN Hộp DẦU
KHÍ BẰNG ĐƯỜNG ỐNG Ở KHU vực MỎ NAM RỒNG - ĐỒI MỒI
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẢN
ĐỀ TÀI:
GIÁO VIÊN CHẤM
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THU GOM VẬN CHUYỂN HỎN HỢP DẦU
KHÍ BẰNG ĐƯỜNG ỐNG Ở KHU vực MỎ NAM RỒNG - ĐỒI MỒI
THS. NGUYỀN VĂN THỊNH
HÀ NỘI, 6-2010
HÀ NỘI, 6-2010
1.3 Tình hình khai thác tại mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi............................... 5
1.4 Sơ đồ thu gom dầu khí........................................................................ 8
1.4.1
Yêu cầu, nhiệm vụ................................................... của hệ thống
8
1.4.2
Sơ đồ............................................................................. thu gom hở
8
1.4.3
Sơ đồ............................................................................ thu gom kín
9
1.4.4
Sơ đồthu gom trên.................................................................... biển
10
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THỦY Lực ĐƯỜNG ỐNG VẬN
CHUYẾN HỎN HỢP DẦU KHÍ ........................................................................ 12
2.1 Các cấu trúc của hỗn hợp khí lỏng...................................................... 12
2.1.1...................................................................................................Cấu trúc bọt
.................................................................................................................. 14
2.1.2
Cấu trúc.............................................................................. phân lóp
14
2.1.3
Cấu trúc........................................................................... dạng sóng
14
2.1.4
Cấu trúc.............................................................................. dạng nút
14
2.1.5
Cấu trúc........................................................................ nút phân tán
3.2.2.1...................................................................................................Giai đoạn
trước khi đưa RP-4 vào vận hành................................................... 29
3.2.2.2...................................................................................................Giai đoạn
sau khi đưa RP-4 vào vận hành...................................................... 30
3.2.3......................................................................................................Tính toán
nhiệt thủy lực cho các phương án vận chuyển................................
31
3.2.3.1...................................................................................................Giai đoạn
trước khi đưa RP-4 vào vận hành................................................... 31
3.2.3.2...................................................................................................Giai đoạn
sau khi đưa RP-4 vào vận hành...................................................... 32
3.2.4
Ket luận và kiến nghị cho phần thu gom và vận chuyển sản phẩm 37
CHƯƠNG 4: CÁC sự CÓ THƯỜNG GẶP TRONG QUÁ
TRÌNH
VẶN CHUYỂN DẦU KHÍ VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC39
4.1 Lắng đọng paraíìn............................................................................... 40
4.2 Lắng đọng muối.................................................................................. 44
4.3.Sự hình thành các nút trong ổng dẫn khí.................................. 45
4.4. Han rỉ, ăn mòn đường ống....................................................... 46
CHƯƠNG 5: BẢO VỆ VÀ CHỐNG ĂN MÒN CHO HỆ
THỐNG
ĐƯỜNG ỐNG
5.1. Phân loại ăn mòn....................................................................................... 48
5.1.1...............................................................................................Theo vị trí của
quá trình ăn mòn...................................................................... 48
5.1.2...............................................................................................Theo hình thái
................................................................................................................... 49
5.2. Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn.................................. 55
5.2.1...............................................................................................
lượng
lưu
chất,
m3/s;
p: khối lượng riêng, kg/m3;
g: gia tốc trọng trường, m/s2;
: Hệ số giãn nở thể tích của dầu khí khi giảm áp suất trong đường ống;
0
Ri! yếu tố khí thực tế;
R2: yếu tố khí hòa tan;
W: hàm lượng nước, phần đơn vị;
p, Po: Áp suất trung bình trong ống và áp suất khí quyển;
T, T0: nhiệt độ trung bình và nhiệt độ điều kiện thường;
Z: hệ số nén của khí;
X: hệ số kháng thủy lực;
Sinh viên: Bùi Sĩ Minh
Lóp: Thiết bị dầu khí K50
Ký
hiệu
3
3
a : hệ số
hòa
tan của
Thông số làm việc của đường
ống
RP-3
=> khí trong26dầu, m /m Pa;
4
5
RP-1 trong năm 2003
29 hòa khí;
nhớt
của
khí và dầu bão
g,jus: độ
Sơ đồ vận chuyến sảnMphâm
khai
thác
của
6
RC-DM thời điếm trước khi đưa RP-4 vào
Pg,ps' mật
độ của RP-1
khí và dầu bão hòa khí;
bảng
2
Trường
Trường Đại
Đại học
học Mỏ
Mỏ Địa
Địa Chất
Chất
Sơ đồ thu gom hở và kín
9
DANH
DANHMỤC
MỤCXù.
CÁC
CÁC
BẢNG
HÌNH
BIỂU
VẼ
sử
sử
DỤNG
DỤNG
TRONGĐỒ
ĐỒÁN
ÁN
34
Ket quả tính toán nhiệt thủy
lựcvới
cácđiều
phương
h: Tính
hỗn họp;
án vận chuyển sản phấm RC-DM
vềcho
RP-1
(cho đến khi đưa RP-4s:vào
làm
việc)
Tính
cho
dầu bão hòa khí;
Ket quả tính toán nhiệt thủy lực các phương
3
Bảng 3.3
án vận chuyến sản phấm tù' RC-DM đi qua
35
RP-4 về RP-3 (giai đoạn trước khi đưa RP-4
vào làm việc)
Ket quả tính toán nhiệt thủy lực khi vận
36
Lóp:
Lóp: Thiết
Thiết bị
bị dầu
dầu khí
khí K50
K50
Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Mỏ Địa Chất
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành dầu khí Việt Nam tuy còn non trẻ, với hơn 30 năm xây dựng và
phát triển nhưng đã sớm khẳng định vị trí của nó trong nền kinh tế quốc dân,
cho tới nay dầu khí vẫn luôn được coi là ngành kinh tế mũi nhọn. Tuy nhiên
dầu khí Việt Nam chủ yếu là khai thác ngoài khơi, tập trung ở vùng thềm lục
địa phía Nam Việt Nam, độ sâu nước biến không lớn và trải dài trên diện tích
rộng. Hiện nay nguồn dầu khí khai thác tại các mỏ đang giảm dần, Tập Đoàn
dầu khí Quốc gia Việt Nam vẫn đang tiếp tục tìm kiếm, thăm dò và phát hiện
các mỏ mới.
Những năm gần đây các mỏ mới phát hiện có trữ lượng không lớn,
chính vì vậy mà việc khai thác sao cho có hiệu quả rất quan trọng. Việc khai
thác, vận chuyển dầu khí luôn thu hút khá nhiều các công trình nghiên cứu.
Vừa qua mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi đã được đưa vào khai thác và mới hoàn
thành giai đoạn khơi dòng sản phấm, việc nghiên cún giải pháp thu gom vận
chuyển hợp lý tại đây sẽ giúp tiết kiệm được rất nhiều chi phí đầu tư về khai
liên quan để xây dựng đồ án, nhưng do kinh nghiệm còn thiếu và trình độ còn
hạn chế, nên đồ án này chắc chắn còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được
sự quan tâm góp ý của tất cả các thầy và các bạn đế sau này khi tiếp xúc với
môi trường công việc có thể giải quyết các vấn đề được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 02 tháng 6 năm 2010
sv
Bùi Sĩ Minh
Sinh viên: Bùi Sĩ Minh
2
-
-
Lóp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Mỏ Địa Chất
CHUÔNG 1
TỐNG QUAN VÈ CÔNG TÁC
THU GOM VẶN CHUYỂN DẦU KHÍ BẰNG ĐƯỜNG ỐNG
1.1 Tình hình khai thác dầu khí hiện nay ỏ’ Việt Nam
Hơn 30 năm trước, ngày 3/9/1975, Chính phủ ban hành nghị định số
-
Lóp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Mỏ Địa Chất
Ống dẫn dầu, khí nối các mỏ Rồng, Rạng Đông với mỏ Bạch Hố và các
tuyến đường ống dẫn khí vào bờ phục vụ cho nhu cầu năng lượng trong bờ.
Năm 1998 mỏ Bạch Hố có một hệ thống đường ống bao gồm :
+ 20 tuyến ống dẫn dầu với tổng chiều dài 60,7 km.
+ 10 tuyến ống dẫn khí với tống chiều dài 24,8 km.
+ 18 tuyến ống Gaslift với tống chiều dài 28,81 km.
+ 17 tuyến ống dẫn nước ép vỉa với tống chiều dài 19,35 km.
+ 11 tuyến ống dẫn hồn hợp dầu khí với tống chiều dài 19,35 km.
Năm 2001 tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng Xí nghiệp Liên doanh (XNLD)
đã xây dựng 93 tuyến ống ngầm các loại với tổng chiều dài gần 260km. Hiện
tại XNLD đã thiết kế, xây dựng thành công tuyến ống dẫn dầu bọc cách nhiệt
từ CTP2 đến UBN-4, đảm bảo tổn thất nhiệt trong quá trình vận chuyến là rất
thấp (vận chuyến 14000T/ngày trong đường ống <I>426
X
16mm trên quãng
đường dài gần 6km, nhiệt độ của dầu ở đầu vào đường ống là 50°c, ở đầu
cuối đường ống là 48°C) khoảng 2°c, trong khi đó nếu không bọc cách nhiệt
thì tốn thất nhiệt trên tuyến ống nêu trên sẽ là khoảng 24°c. Hiện nay XNLD
được công ty BP của Anh thiết kế, xây dựng với chiều dài gần 400km đường
ống ngầm dưới biến. Đây là đường ống hai pha có khả năng vận chuyến cả
khí lẫn chất lỏng ngưng tụ, đường ống được xây dựng với công suất thiết kế
là 7 tỷ m3khí/năm. Cho đến nay dự án khí Nam Côn Sơn đã đưa vào hoạt
động. Đối với công trình đường ổng dẫn khí trên bờ và dưới nước được hoàn
thành và đấu nối tại Long Hải vào tháng 6/2002. Điểm cuối của đường ống là
nhà máy xử lý khí Dinh cố với cồng suất hiện nay là 13,2 triệu m3/ ngày.
1.3. Tình hình khai thác tại mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi
Đồi Mồi và Nam Rồng là 2 mỏ có diện tích chồng lấn, trong đó Đồi
Mồi thuộc lô 09-3, do Công ty Liên doanh điều hành Việt - Nga - Nhật (VRJ)
phát hiện vào năm 2004, nằm liền kề lô 09-1 mỏ Bạch Hổ và Rồng của Liên
doanh dầu khí VietSovpetro.
Mỏ Rồng và Bạch Hố của Liên doanh Vietsovpetro đã khai thác hơn 28
năm, hiện nay sản lượng dầu khai thác đang giảm dần. Hiện tại ở mỏ Rồng,
các thiết bị máy móc được đầu tư chưa sử dụng hết công suất theo như thiết
kế. Để tận dụng nguồn năng lực sản xuất, tiết kiệm tối đa chi phí phải bỏ ra
mà vẫn đảm bảo khai thác một cách hiệu quả nhất, VRJ và Vietsovpetro đã
chủ trương hợp nhất mỏ. Chủ trương kết nối mỏ Đồi Mồi trên lô 09-3 vào hệ
thống khai thác liên hoàn của Việt - Xô và lấy tên là “Nam Rồng - Đồi Mồi”
là một chủ trương đúng đắn. Ngày 8/12/2006, các bên đã ký kết thỏa thuận
tiền hợp nhất mỏ. Tiếp sau đó là tiến hành các thỏa thuận như: Thỏa thuận
phát triển chung, điều hành chung, vận hành mỏ, đo đạc và phân chia sản
phẩm, thỏa thuận bốc dầu, đánh giá trữ lượng, nghiên cứu thiết kế khai thác
thử và xây dựng công trình mỏ...
Ngay sau khi ký kết thỏa thuận tiền hợp nhất mở, ngày 8/1/2008, tổ họp
các bên tham gia triến khai lập dự án khai thác sớm, lên phương án, kế hoạch,
tiến hành thiết kế, chế tạo, lắp đặt....Việt - Xô đã tiến hành xây dựng 2 giàn
khoan khai thác RC-4 và RC-DM, cải hoán giàn RP-1, xây dựng lắp đặt hệ
thống đường ống ngầm, mua sắm, lắp đặt hệ thống công nghệ thượng tầng,
Sinh viên: Bùi Sĩ Minh
Đặc biệt có the nhân rộng mô hình hợp nhất trên cơ sở hợp tác với các nhà
thầu dầu khí đang hoạt động vùng lân cận 2 mỏ Bạch Hố và mỏ Rồng của
Việt - Xô. Theo đó Việt - Xô sẽ ưu tiên kết nối mỏ Bạch Hổ và Rồng với tất
cả những mỏ lân cận, nhằm tận dụng tối đa công trình trên Bạch Hố đã được
xây dựng, cũng như năng lực kinh nghiệm của Việt - Xô.
Sinh viên: Bùi Sĩ Minh
-
6
-
Lóp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên: Bùi Sĩ Minh
Trường Đại học Mỏ Địa Chất
-
7
-
Lóp: Thiết bị dầu khí K50
thống hở; căn cứ vào đặc điểm địa hình: trên đất liền, ngoài biển, địa hình
phẳng hoặc dốc, căn cứ vào tính chất hóa lý của dầu như dầu nặng nhẹ, dầu
nhiều paraffín, dầu nhiều lưu huỳnh... Khi thiết kế một hệ thống thu gom cần
phải căn cứ vào yếu tố tụ' nhiên và khả năng kỹ thuật, bao gồm: khả năng mặt
bằng, địa hình của mỏ, khí hậu của vùng, năng lượng vỉa (áp suất, nhiệt độ),
tính chất hóa lý của chất lưu. về phương diện kỹ thuật phải căn cứ vào
nguyên tắc, sơ đồ hệ thống đã lựa chọn, các phương pháp tác động vào vỉa và
giá trị áp suất miệng giếng khi khai thác.
1.4.2.
*
So’ đồ thu gom hỏ’
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ:
Trong sơ đồ hở (hình 1.2,a), áp suất của thiết bị tách đo có giá trị thấp,
gần xấp xỉ với giá trị áp suất khí quyển. Tại đó thực hiện quá trình tách khí
sâu, mức độ tách cao. Sơ đồ này được sử dụng phổ biến cho các thiết kế cách
đây 3 đến 4 thập kỷ. Sau khi tách, dầu và khí đi theo các tuyến ống riêng biệt
cho nên thường gọi là sơ đồ hai tuyến ống thu gom. Khí sau khi tách với áp
suất dư 3-5kG/cm2 còn có thể tiếp tục chảy đến trạm xử lý. Còn dầu muốn tự
chảy được phải tạo cho tuyến ống một độ dốc nào đó nên thông thường thiết
bị tách được bố trí cao hơn mặt bằng tự nhiên, song phổ biến nhất là phải lắp
trạm bơm đẩy.
Sinh viên: Bùi Sĩ Minh
Lóp: Thiết bị dầu khí K50
1.4.3.
So’ đồ thu gom kín.
* Nguyên lý hoạt động của sơ đồ:
Trong sơ đồ kín (hình 1.2 b, c), áp suất của bình tách đo tại các trạm có
giá trị lớn, khí sau khi được tách đế thực hiện việc đo lường, phần lớn hoặc
Sinh viên: Bùi Sĩ Minh
9
-
-
Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Mỏ Địa Chất
toàn bộ được gộp lại với dầu và chảy cùng một ống gom còn gọi là so đồ một
tuyến ống. Trong ống gom, dòng chảy là dòng hai pha khí - lỏng.
Các thiết kế trong thời gian gần đây đều hướng theo sơ đồ kín vì có một
số ưu thế nhất định sau:
*
Ưu điểm:
100%. Dầu sản xuất ngoài biển đắt hơn trên đất liền do phải xây dựng một hệ
Sinh viên: Bùi Sĩ Minh
-
10
-
Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Mỏ Địa Chất
thống thu gom tốn kém. Các sơ đồ được lựa chọn tùy thuộc vào cự ly so với
đất liền và chiều sâu nước biển.
Với các mỏ gần bờ, người ta xây dựng các giàn nhẹ đế thi công 4-6
giếng, các giàn này nối với bờ bằng các cầu vượt bằng thép hoặc bê tông, vừa
là đường giao thông, vừa đế lắp đặt các ống xả. Hỗn họp theo các ống xả vào
đất liền. Các trạm tách đo, xử lý đều bố trí trên bờ.
Với các mỏ xa bờ, trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển, độ
ngậm nước còn thấp thì dầu đã tách khí có thể được chở về đất liền đế xử lý.
Khi việc phát triển mỏ đã bước qua giai đoạn ốn định thì tất cả mọi công đoạn
thu gom, xử lý đều phải tiến hành ngoài biển. Dầu thương mại đưa vào bờ
bằng tàu chở dầu hoặc đường ống, còn khí vận chuyển nhờ đường ống là chủ
yếu, nếu dùng tàu thì khí phải hóa lỏng.
Điều kiện biến nông, các trạm thu gom khu vục là các giàn cố định, tất
Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Mỏ Địa Chất
CHUÔNG 2
TÍNH TOÁN THỦY LỤC
ĐƯỜNG ỐNG VẶN CHUYỂN HỎN HỢP DẦU KHÍ
Trong công nghiệp khai thác dầu khí hiện đại, hệ thống thu gom kín
một đuờng ống là chủ yếu, trong đó vận chuyến chất lỏng hai pha lỏng - khí
(dầu - khí) và có thể là ba pha (nước- dầu- khí). Do sự sắp xếp tương quan
giữa pha lỏng và pha khí khi chuyến động tạo ra hình dáng cấu trúc khác nhau
giữa chất lỏng hai pha hoặc ba pha nên việc tính toán trở nên phức tạp.
Ảnh hưởng quyết định đến cấu trúc chuyến động của hệ thống là tương
tác giữa các pha. Trong chất lỏng do xuất hiện các lực căng bề mặt giữa các
pha cho nên ta không thế mô tả chế độ chảy bằng các khái niệm thông thường
(dòng hoặc rối) như dòng một pha. Mặt khác, sự khó khăn trong việc tính toán
thủy lực của dòng khí - lỏng còn do sự chuyển động tương đối của pha, tạo ra
tốc độ tương đối. Tốc độ này phụ thuộc trước hết vào sự khác biệt về tính chất
vật lý như độ nhớt, mật độ, sức căng bề mặt của các pha. Ngoài ra, còn phụ
thuộc vào tương quan hàm lượng khí - lỏng, đường kính ống và độ nghiêng
của tuyến ổng so với phương nằm ngang.
Sự thay đối tốc độ tương đối của mật độ, độ nhớt, sức căng bề mặt,
hàm lượng chất lưu trong tiết diện ngang theo chiều dài tuyến ống làm cho
thủy động của hỗn hợp khí - lỏng có đặc tính rất phức tạp, khác với chất lỏng
một pha.
Khi tốc độ của hỗn hợp thấp, trọng lực chi phối nhiều đến cấu trúc, giá
trị tốc độ và mạch đập áp suất. Tốc độ tương đối ảnh hưởng đến cấu trúc dòng
chảy, còn cấu trúc lại chi phối tốn thất áp lực.
2.1. Các cấu trúc của hỗn họp khí - lỏng
Vh là tổc độ trung bình của hỗn hợp
(2.2)
p=
vh =
Vq + Q , .
s’
g là gia tốc trọng trường;
D là đường kính ống;
s là tiết diện ống;
Va,Qi tương ứng là lun lượng không khí và chất lỏng.
Khi vận chuyển hỗn hợp dầu khí theo đường ổng, giá trị p được tính theo
p=
E
P.T
1 + o __ o_________
/?,-í,'(l-W).T.Po.Z
Với E0 : hệ số giãn nở thế tích của dầu khí khi giảm áp suất trong đường ống;
RI,R2: tương ứng yếu tố khí thực tế và khí hòa tan;
W: hàm lượng nước, phần đơn vị;
p ,P0: áp suất trung bình trong ống và áp suất khí quyến;
T, T0: nhiệt độ trung bình và nhiệt độ điều kiện thường °K;
Z: hệ số nén của khí.
Khi tăng hàm lượng khí và tốc độ tăng ít, số F rc trong khoảng 0,5 -ỉ- 9,
các bọt khí dính nhau thành bọt lớn và sau đó pha khí trở nên liên tục thành
dòng phân lóp. cấu trúc được bảo toàn cho tới p ~ 0,98 và F rc= 9. Đặc điểm
của dòng này là tốc độ hai pha khác nhau và không có mạch đập. cấu trúc này
chỉ xuất hiện trong ống ngang (tốc độ khí cao hơn lỏng) và ống dốc xuống
(tốc độ lỏng cao hơn khí).
2.1.3.
Cấu trúc dạng sóng
Khi giữ nguyên hàm lượng khí và tăng tốc độ, trên mặt phân lóp sẽ
xuất hiện sóng, đỉnh song chưa chạm tới thành ống. Dòng chảy có va đập biên
độ nhỏ và tần số cao. cấu trúc đạt được khi p và F rc có giá trị cao cũng như
giá trị thấp.
2.1.4.
Cấu trúc dạng nút
Khi tăng đồng thời p và Vh thì cấu trúc bọt sẽ chuyến sang cấu trúc nút.
Các nút khí được phân cách bởi các lóp chất lỏng. Khi tiếp tục tăng p và Vh
kích thước nút khí sẽ tăng lên còn kích thước lớp chất lỏng sẽ giảm. Biên độ
mạch đập ban đầu tăng và sau đó sẽ giảm xuống.
2.1.5.
Cấu trúc nút phân tán
Tiếp tục tăng p nút sẽ chuyến thành sóng, trong đó có chứa các bọt khí.
Dòng chảy không đều, gián đoạn và các tích tụ khí hợp lại, mạch đập đạt tới
giá trị cực đại. Khi tăng Vh chiều cao sóng sẽ giảm, số lượng chất lỏng trong
khí tăng lên, hàm lượng phân bố đều hơn trong tiết diện và va đập áp suất sẽ
tán thành giọt nhỏ cùng chuyến động trong dòng khí, phần còn lại dạng màng
mỏng bám vào thành ống, phần dưới dày hơn phần trên, cho nên còn gọi là
cấu trúc vành khăn. Khi tăng F rc số lượng chất lỏng và mức độ phân tán của
chúng tăng lên. Với Frc cao, thực tế toàn bộ chất lỏng biến thành bụi. cấu trúc
này hoàn toàn không có mạch đập.
2.1.7.
Cấu trúc nhũ tuơng
Với Frc trung bình cỡ 25 -ỉ- 100 và tăng dần p, cấu trúc bọt sẽ chuyển
thành cấu trúc nhũ gồm nhiều bọt khí và đuợc bao bởi các màng chất lỏng.
Các bọt khí phân bố đều trong tiết diện. Dòng chảy có va đập biên độ thấp,
tần số cao.
Trong số bảy cấu trúc được nêu trên thì cấu trúc dòng chảy dạng nút
vừa phổ biến, vừa phức tạp. Vì vậy cấu trúc dòng chảy dạng nút luôn được
quan tâm nghiên cứu kỹ luỡng nhất.
Hình 2.2: Sơ đồ một nút lỏng - khí trên tuyến ổng nằm ngang
1- Lớp lỏng; 2 - nút khí; 3 và 5 - ranh giới vũng xoáy của tuyến sau và tuyến
trước; 4 và 6 - các vòng xoáy của tuyến sau và tuyến trước; 7 và 9 - tuyến
trước và tuyến sau của nút lỏng,8 - nút lỏng; 10 - đường chuyên động của các
phần tử chất lỏng ngoài vòng xoáy; 11 - ranh giới khí - lỏng; 12 - thành ổng.
Sinh viên: Bùi Sĩ Minh
-
16
-
lỏng.
Cấu trúc dòng chảy còn phụ thuộc vào góc nghiêng. Trong các đường
ống thẳng đứng và dốc ngược, ta chỉ gặp ba cấu trúc cơ bản là bọt, nút khí và
vành khăn sau khi giá trị áp suất trở nên thấp hơn áp suất bão hòa.
Các đường ống dốc thoải độ dốc đến 11° và nằm ngang ta có thể gặp
các cấu trúc bọt (1), phân lớp (2), sóng (3), nút (4,5) và vành khăn (6). Như
vậy cấu trúc phân lớp và sóng ta chỉ gặp ỏ' ổng nằm ngang và dốc xuống. Ớ
các ống nằm ngang tốc độ khí cao hơn tốc độ lỏng, còn ở ống dốc xuống thì
ngược lại, tốc độ khí thấp hơn do chất lỏng nặng hơn.
Sinh viên: Bùi Sĩ Minh
-
17
-
Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Mỏ Địa Chất
Ngoài việc sử dụng biếu đồ, trong thực tế các dạng cấu trúc dòng hỗn
hợp có thể quan sát một cách trực giác qua biên độ và tần số dao động áp suất
ghi nhận qua đồng hồ áp suất và đồng hồ dao động lắp trên tuyến ống. Neu
ống lắp đặt trên mặt đất ta có thế phân biệt qua theo dõi sự rung và nghe các
mạch áp theo thành ống. Chẳng hạn biên độ lớn với tần số bé thế hiện cấu trúc
phân tán, biên độ trung bình thế hiện cấu trúc nút và biên độ bé cho thấy dòng
-
18
-
Lóp: Thiết bị dầu khí K50
2AH
/AX'sD
F
-
và p
Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Mỏ Địa Chất
F>
2 sin ớ
0,2
-0.25
p
màng phân tán. Ranh giới thu được bằng kết quả thực nghiệm cho hỗn hợp
không khí - nước và dầu - không khí rồi xây dựng đường cong theo hệ tọa độ:
£L
w,_
ps
Với wc là tiêu chuẩn Weber;
pnpg: mật độ lỏng, khí;
w_ =
D (p,-p,)g
là sức căng bề mặt hệ thống lỏng - khí, N/m;
Sinh viên: Bùi Sĩ Minh
- 19
-
Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Mỏ Địa Chất
Từ các chất lỏng khác nhau ta thu đuợc các đường cong ranh giới khác
2.2.2.
Cấu trúc nút và vành khăn
Với ổng nằm ngang và dốc ngược:
¥, = 1 + 0,25
~ PÍ\TJL F:«s
Pe K>
Với Kc là hệ số ảnh hưởng môi trường bão hòa khí tới chuyến động
tương đổi;
/
c\0,5
Ar
Copyright: Tài liệu đại học ©