REGULACIJA I KONTROLA RADA NAFTNIH I GASNIH BUŠOTINA

1. REGULACIJA I KONTROLA RADA NAFTNIH I GASNIH BUŠOTINA

2. SADRŽAJ FUNKCIJA DIZNE I OSNOVNI PRINCIPI RADA JEDNOFAZAN PROTOK TEČNOSTI I GASA KROZ DIZNU • PROTOK DVOFAZNOG FLUIDA KROZ DIZNU

3. FUNKCIJA DIZNE I OSNOVNI PRINCIPI RADA • Osnovne funkcije dizne su: • smanjenje pritiska na površini i povećanje sigurnosti rada, • održavanje konstantne prognozirane proizvodnje, • održavanje programirane depresije i sprečavanje iznoš. peska, • održavanje optimalnih uslova proizvodnje, • sprečavanje stvaranje konusa vode ili gasa i • regulacija i održavanje stabilnosti rada bušotina. • Prema konstrukcionim karakteristikama i načinu podešavanja • otvora dizne koriste se dva osnovna tipa: • sa promenljivim podešavajućim otvorom (regulacione dizne) • sa konstantnim prečnikom otvora (fiksne dizne)

4. FUNKCIJA DIZNE I OSNOVNI PRINCIPI RADA Fiksna dizna Regulaciona dizna sa igličastim ventilom Dizna se pravi od čvrstog materijala koji je otporan na eroziju i na ulazu može biti blago zaobljena. Ukupna dužina dizne je obično 15-20 cm, ali može biti i svega 5cm. Prečnici otvora su veličine od 1.5 mm do do 10 mm. Podešavajuća dizna omogućava postepenu promenu veličine otvora. Najčešći tip podešavajuće dizne je igličasti ventil, koji se kalibriše tako da reaguje na efektivni otvor. Drugi tip podešavajuće dizne je kružna fiksna dizna, prikazana na sledećoj slici Ova dizna se sastoji od dva kružna diska od čvrstog materijala, od kojih svaki ima po par prigušnica.

5. FUNKCIJA DIZNE I OSNOVNI PRINCIPI RADA Kružna regulaciona dizna

6. FUNKCIJA DIZNE I OSNOVNI PRINCIPI RADA Režim protoka u fiksnoj dizni • Ukupni nepovratni gubici energije strujanja posledica su: • Trenja kroz diznu i u delu oko nje, • Turbulencije u blizini ulaza i izlaza dizne, • Sporih vrtložnih strujanja između mlaza i zida cevi u • zoni kontrakcije mlaza i • Naglog širenja strujanja na izlazu iz dizne

7. FUNKCIJA DIZNE I OSNOVNI PRINCIPI RADA Ukupni pad pritiska koji uključuje efekte kontrakcije mlaza i promenu kinetičke energije strujanja jednak je: • Koeficijent trenja pri protoku fluida kroz diznu zavisi od odnosa površina poprečnog preseka dizne i cevovoda i protoka. Određuje se eksperimentalno ili na osnovu praktičnih merenja na polju. • brzina tečnosti pri jednofaznom protoku usled efekta prigušenja Ccch-koeficijent kontrakcije mlaza

8. Regulisanje protoka kroz diznu promenom odnosa pritiska iza i ispred dizne Pri početnim uslovima regulacioni ventil je zatvoren, a pritisci iza i ispred dizne su jednaki (P2=P1). Održavanjem konstantnog pritiska ispred dizne kontrolni ventil se postepeno otvara, što kao poseldicu ima smanjenje pritiska iza dizne i povećanje protoka gasa. Povećanjem p2 protok se postepeno stabilizuje dok konačno ne dostigne konstantnu vrednost, što predstavlja maksimalan protok koji se pri datom pritisku P1 može ostvariti kroz diznu. Odnos c = P2/P1, na početku ravnog dela, naziva se kritični odnos pritiska. Ako je P2/P1 veći od kritičnog odnosa, protok se vrši u nestabilnim podkritičnim uslovima.

9. JEDNOFAZAN PROTOK TEČNOSTI KROZ DIZNU Bernulijeva jednačina Jednačina kontinuiteta Brzina strujanja tečnosti iza dizne Cfch-Koeficijent protoka tečnosti kroz diznu CDch-Koeficijent isticanja dizne Protok jednofazne tečnosti kroz diznu

10. JEDNOFAZAN PROTOK TEČNOSTI KROZ DIZNU Koeficijent protoka kroz diznu

11. PROTOK GASA KROZ DIZNU Korišćenjem prvog principa termodinamike i jednačine stanja za izentropsku promenu dobija se dobro poznata jednačina Saint Venant-a za proračun brzine isticanja idealnog gasa iz dizne: Na osnovu masenog protoka i jednačine stanja dobija se jednačina za proračun protoka gasa kroz diznu. uslov kritičnog protoka:

12. PROTOK GASA KROZ DIZNU Jednačina za izbor potrebnog prečnika dizne: gde je y:

13. PROTOK DVOFAZNOG FLUIDA KROZ DIZNU Bilans energije pri protoku dvofaznog fluida kroz diznu jednak je: cp -specifična toplota smeše pri konstantnom pritisku cv -specifična toplota pri konstantnoj zapremini c -stvarna specifična toplota smeše Brzina smeše na izlazu iz dizne: Zamenom jednačina U prethodnu jednačina dobija se:

14. PROTOK DVOFAZNOG FLUIDA KROZ DIZNU Kako se kritični protok kroz diznu javlja kada je: pri ec– kritični odnos pritisaka iza i ispred dizne Izraz za protok nafte kroz diznu (korelacija Ashford-a): Koeficijent isticanja dizne

15. PROTOK DVOFAZNOG FLUIDA KROZ DIZNU Brzina protoka smeše gasa i nafte kroz diznu u funkciji P2/P1

16. PROTOK DVOFAZNOG FLUIDA KROZ DIZNU Granice kritičnog i podkritičnog protoka prema različitim autorima

17. PROTOK DVOFAZNOG FLUIDA KROZ DIZNU Opšti oblik modela za proračun potrebnog pritiska ispred dizne da bi se protok odvijao u kritičnim uslovima je: Konstante A, B, C u opštoj jednačini protoka dvofazne smeše kroz diznu

18. PROTOK DVOFAZNOG FLUIDA KROZ VIŠESTRUKU DIZNU Na osnovu regresione analize podataka merenja opšti oblik modelaje modikovan za potrebe proračuna kroz višestruke dizne. odnosno: Proračun maksimalne brzine zahteva korišćenje iterativnog postupka. Postupak modeliranja je: • Pretpostavi se protok qL. • Korišćenjem pretpostavljene brzine protoka u koraku (1) izračuna • se brzina u dizni i pad pritiska usled povećanja brzine protoka • korišćenjem jednačine Bernoulli-ja. • Izračunaju se gubici pritiska usled kontrakcije linije strujanja. • Izračunava se ukupan pad pritiska i pritisak u dizni Pt. • Ako je izračunati pritisak veći od parnog pritiska tečnosti, • pretpostavljeni pad pritiska u koraku (1) mora se povećati. Ako je • Pt manji od parnog pritiska, pretpostavljeni protok treba smanjiti. • Kada je izračunati pritisak u dizni Pt jednak parnom pritisku, • dolazi do pojave prigušenja i kritičnog protoka tečnosti.

19. PROTOK DVOFAZNOG FLUIDA KROZ DIZNU Algoritam za izračunavanje pada pritiska kroz diznu

20. PROTOK DVOFAZNOG FLUIDA KROZ DIZNU Proračun kritične brzine pri dvofaznom protoku

21. MODEL BEZDIMENZIONALNIH PARAMETARA ZA • ODREĐIVANJE KRITIČNE BRZINE PROTOKA Bezdimenzionalan protok tečnosti je definisan relacijama: Bezdimenzionalni pritisak ispred dizne Bezdimenzionalni odnos gustina Bezdimenzionalni prečnik dizne