Termeni asociați:

  • Compresoare
  • Rezistența gelului
  • Supape de izolare
  • Fluctuația presiunii
  • Presiunea de supratensiune
  • Ciocan de apa
  • Presiunea găurii inferioare
  • Presiunea de proiectare
  • Teava de foraj

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Analiza hidraulică și termică a conductelor submarine

Ciocan de apa

O considerație importantă în proiectarea conductelor cu fază lichidă unică este creșterea presiunii, cunoscută și sub numele de ciocan cu apă. În mod normal, vitezele și presiunile fiecărui punct dintr-o conductă de petrol variază în funcție de timp, dar valorile lor medii rămân neschimbate sau se modifică puțin, iar conducta de petrol este considerată a fi într-o stare stabilă. În timpul operațiilor tranzitorii, cum ar fi pornirea, oprirea și accelerarea, sau turndown-ul, debitul devine instabil, presiunile și vitezele fluidului în conductă se schimbă brusc și poate avea loc ciocanul cu apă care poate duce la deteriorarea gravă a integrității sistemului dacă nu se urmează o procedură adecvată.

Pentru o conductă scurtă, creșterea presiunii datorată ciocanului cu apă poate fi calculată după cum urmează:

ΔH = presiunea de supratensiune datorată ciocanului cu apă, m

a = viteza de propagare a undei de presiune, m/s

v0 = viteza fluidului înainte de creșterea presiunii, m/s

v = viteza fluidului după creșterea presiunii, m/s

ρ = densitatea fluidului, kg/m 3

K = modulul volumului fluid, pa

d = diametrul interior al conductei, m

δ = grosimea peretelui țevii, m

E = modulul elasticității materialului țevii, kg/m 2

g = constanta gravitationala, 9,8 m/s 2

Foraj cu spumă

4.3.1 Sistem stabil

Sistemele de spumă nu au creșteri de presiune, cum ar fi sistemele cu gaz, și nici nu se prăbușesc ca sistemele de gaz sau ceață de gaz atunci când compresoarele sunt oprite. Spuma este un sistem continuu stabil care acționează mai mult ca un sistem de noroi decât un sistem de aer.

Natura spumei, bulele mici stabilizate într-o fază lichidă continuă, face un sistem stabil hidraulic. Când gazul este forțat în apă printr-un mixer de suprafață sau prin biți (și motor), gazul este dispersat în continuare ca bule fine cu fiecare bulă înconjurată de o piele chimică. Atâta timp cât bulele din inel sunt ținute sub o presiune de trei până la șase atmosfere, ele rămân suficient de mici pentru a rezista la plutirea în sus, la expansiune și la coagulare. În timp ce coalescerea bulelor are loc în cele din urmă, presiunea asupra sistemului menține spuma relativ stabilă.

Sistemul combinat de bule de gaz din apă tinde să acționeze ca un sistem monofazat - un fel de noroi îngroșat de foraj. (Acest lucru nu este de fapt adevărat, sistemul cu bule nu este blocat cu adevărat în poziție în apă, dar efectul operațional este cam același.) Sistemul nu crește deoarece gazul nu se separă de apă și formează curgerea de slug.

Formarea și protecția rezervorului sunt îmbunătățite de stabilitatea sistemului, astfel încât sistemele de spumă să poată funcționa cu toleranțe de presiune mai strânse decât cele cu sisteme cu gaz.

Condiții speciale Probleme și proceduri în controlul puțului

Distanțarea

Datorită problemelor asociate cu creșterea presiunii în sistem și uzura asupra dispozitivelor de prevenire asociate cu ridicarea pe semisubmersibile și burghie, șnurul de găurire este de obicei atârnat pe tijele superioare ale țevii atunci când ridicarea devine excesivă. Distanța până la berbeci trebuie calculată după ce a fost rulată riserul pentru a se asigura că berbecii nu se închid pe o îmbinare a sculei. Pentru a face acest lucru, rulați în gaură, poziționați articulația sculei la 15 ft deasupra berbecilor superiori, închideți berbecii superiori și coborâți încet șirul de găurit până când berbecii iau greutatea șirului. Înregistrați valul și distanța până la articulația sculei sub masa rotativă pentru referință viitoare.

Extinderea și flexibilitatea țevilor

10.11.4.8 Rezistență

O conductă are o anumită capacitate de a împiedica creșterea sau creșterea presiunii în linie. Această impedanță de supratensiune este o rezistență pură, deoarece schimbările de debit și presiune sunt în plan. Rezistența acustică este definită după cum urmează:

RA = rezistență acustică (lb-s/ft. 5),

P = presiune (lb/ft. 2),

U = debit volumic (ft. 3/s).

Rezistența la supratensiune a conductei poate fi obținută din ecuația ciocanului de apă. În calculele ciocanului cu apă, atunci când se ia în considerare închiderea rapidă a supapei, creșterea maximă a presiunii peste presiunea de curgere este dată după cum urmează:

P = presiune (lb/ft. 2),

ρ = densitatea fluidului (lb/ft. 3),

c = viteza acustică (ft./s),

U = debit volumic (ft 3/s),

g = constanta gravitationala (ft/s 3),

A = aria secțiunii transversale a țevii (ft. 2).

Rezistența acustică poate fi apoi stabilită după cum urmează:

unde termenii sunt definiți anterior.

Vibrații induse de valurile de presiune în conducte

5.3.1 Ciocan de apă

Termenul ciocan de apă este folosit sinonim pentru a descrie debitul tranzitoriu sau creșterea presiunii în conductele de transport de lichid. Utilizarea termenului „ciocan de apă” este de obicei limitată la apă.

Figura 5.23 prezintă schematic propagarea unei unde de presiune cauzată de oprirea instantanee a fluxului de lichid la o supapă inline în aval. Frontul undei de presiune pozitivă la supapă se propagă cu viteza sunetului către rezervorul din amonte unde este reflectat. Cu condiția ca presiunea rezervorului să fie neschimbată, rezultă o stare de dezechilibru la rezervorul din amonte în momentul sosirii undei de presiune pozitivă. Lichidul începe să curgă înapoi și se formează un front de undă cu presiune negativă și se propagă în aval spre supapă. Astfel, unda de presiune se deplasează în mod repetat între supapă și rezervorul din amonte și se atenuează treptat datorită amortizării prin frecare. În aval de supapă, când presiunea scade la presiunea de vapori a lichidului, are loc vaporizarea și volumul golului de vapori sau regiunea vaporizată crește. Acest fenomen este denumit separarea coloanei lichide și duce la o creștere bruscă a presiunii atunci când golul de vapori se prăbușește. O astfel de supratensiune are loc nu numai atunci când o supapă se închide, ci și din cauza declanșărilor pompei și a pornirii pompei.

generală

FIG. 5.23. Propagarea undelor datorită închiderii instantanee a supapei.

Vibrații induse de valurile de presiune în conducte

5.3.1 Ciocan de apă

Termenul ciocan de apă este utilizat sinonim pentru a descrie debitul tranzitoriu sau creșterea presiunii în conductele de transport de lichid. Utilizarea termenului „ciocan de apă” este de obicei limitată la apă.

Figura 5.23 prezintă schematic propagarea unei unde de presiune cauzată de oprirea instantanee a fluxului de lichid la o supapă inline în aval. Frontul undei de presiune pozitivă la supapă se propagă cu viteza sunetului către rezervorul din amonte, unde este reflectat. Cu condiția ca presiunea rezervorului să fie neschimbată, rezultă o stare de dezechilibru la rezervorul din amonte în momentul sosirii undei de presiune pozitivă. Lichidul începe să curgă înapoi și se formează un front de undă cu presiune negativă și se propagă în aval spre supapă. Astfel, unda de presiune se deplasează în mod repetat între supapă și rezervorul din amonte și se atenuează treptat datorită amortizării prin frecare. În aval de supapă, când presiunea scade la presiunea de vapori a lichidului, are loc vaporizarea și volumul golului de vapori sau regiunea vaporizată crește. Acest fenomen este denumit separarea coloanei lichide și duce la o creștere bruscă a presiunii atunci când golul de vapori se prăbușește. O astfel de supratensiune are loc nu numai atunci când o supapă se închide, ci și din cauza declanșărilor pompei și a pornirii pompei.

Figura 5.23. Propagarea undelor datorită închiderii instantanee a supapei.

IMPACTUL TEURILOR PE STRUCTURILE ENERGETICE

Lider de grup:,. T. THALHAMMER, în stocarea energiei termice, 2013

3 Distribuție

Schimbătoarele de căldură sunt instalate invariabil pentru a izola echipamentul clientului de supratensiunile de distribuție etc., iar acest lucru necesită o alimentare cu temperatură mai mare decât ar fi necesar altfel. Instalarea liniilor de furnizare subterane către clădirile existente prezintă formule de descurajare redutabile, cum ar fi costurile ridicate, deranjul și problema integrării cu alte linii de utilități îngropate. Costul ridicat de instalare sau chiar extindere a sistemelor de distribuție și furnizarea de echipamente pentru clienți pot împiedica adoptarea pe scară largă a încălzirii urbane.

Cu toate acestea, într-un nou complex comercial, industrial sau rezidențial, liniile de apă caldă pot fi instalate simultan sau chiar să înlocuiască sistemele de gaz, cărbune și petrol.

Unele TES diurne pot fi asigurate de capacitatea termică a conductelor, dar ar trebui luate în considerare și TES suplimentare sau pe termen mai lung. TES sezonier ar fi util pentru a produce factori de încărcare mai buni pe sursele de căldură și conducte, iar utilizarea acestei rezervoare artificiale TES și a acviferelor naturale a fost sugerată în această cerere.

Fluide gazoase (amestecuri gaz-lichide)

3.12 Răspunsuri

Cea mai mare provocare a sistemelor cu gaz este controlul supratensiunilor sau controlului supratensiunii.

Echipamente mecanice de bază pentru suprafață și gaură pentru un sistem cu gaz care găuresc vertical într-un rezervor de piatră de nisip epuizat la 9.000 ft (3.000 m).

Generatoare de azot sau o sursă de gaz, compresoare și amplificatoare

Cap de control rotativ

Plute de biți și șiruri

Sisteme de sufocare și colector

Flare și linie de flare

Pentru a face o conexiune cu puțul de mai sus atunci când utilizați injecția de burghiu cu gaz. 1.

Ridicați conducta și circulați pentru a elimina butașii de pe fund.

Opriți pompa de noroi și în același timp.

Închideți fântâna la șoc, dar mențineți o presiune de șoc de aproximativ 200 psi.

Încărcați (uscați) conducta de foraj superioară cu aer. (Nu mai mult de 5 minute) Azotul din conducta de foraj va da, de asemenea, un „impuls” azotului în anul când începe circulația și va împiedica formarea unui lichid solid de lichid.

Ocoliți compresoarele sau gazul la jetul liniei de curgere.

Ocoliți azotul prins în conducta de susținere și găuriți colectorul conductei de susținere în partea deschisă a liniei de curgere sau pur și simplu suflați-l într-un mod sigur.

Faceți conexiunea.

Ridicați conducta și întoarceți azotul înapoi în burghiu.

Porniți pompa de noroi.

Deschideți supapa rotativă - linia de curgere atunci când presiunea pompei crește până la 100 psi (700 kPa) de presiunea de foraj.

Prima estimare pentru volumele de lichid și aer pentru a reduce presiunea în gaura inferioară cu 295 psi (3.000 kPa) într-un 6,25 in. orificiu (158,75 mm) în timp ce la debutul regimului de frecare dominat ar fi 200 gpm de apă și 1.500 cfm de aer.

Diferitele metode de injectare a gazului într-un sistem cu gaz sunt:

Injecție de burghiu cu un sub jet

Linii de tuburi parazitare

Șir de carcasă dublă

Injecție cu două godeuri (doar ca o chestiune de interes general)

Ce este o ecuație generală pentru presiunea inferioară la domiciliu cu un sistem aerat în stare stabilă în timpul forării.

Pbh = Presiunea inferioară a găurii

Phyd = Presiunea hidrostatică

Pf = Pierderea de presiune prin frecare

Pacc = Presiunea de accelerație

Psurf = contrapresiune la suprafață

Enumerați diferitele modele de curgere care ar putea fi prezente într-un sistem aerat care include un picior orizontal.