О течении затопленной струи
Описание взаимодействия компонентов струи (капли нефти, пузырьки газа) с окружающей водой с учётом того, что известны их начальные характеристики. Анализ особенностей течения струи для ликвидации последствий аварий на нефтедобывающих конструкциях.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.01.2018 |
| Размер файла | 55,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
О течении затопленной струи
Кильдибаева Светлана Рустамовна
В работе рассмотрено течение затопленной струи в водоёме. Рассмотрено взаимодействие компонент струи (капли нефти, пузырьки газа) с окружающей водой с учётом того, что известны их начальные характеристики. Рассмотрены особенности течения струи, влияние течения. Для расчетов используется метод ИЛМКО. В результате расчетов определены компоненты струи, зависящие от вертикальной координаты, в том числе температура струи.
Затопленные струи возникают при аварии на трубопроводе или скважине на дне водоёма. Для того, чтобы устранить такую утечку нужно знать, как поведет себя струя, т.е. расчитать траекторию распространения струи, а также параметры температуры, плотности и скорости струи. Если мы исследуем данные параметры струи, то будет легко можно предугадать её поведение и особенности взаимодействия с океанической водой. Ликвидация утечек нефти, возникающих при повреждении скважины, процесс сложный и трудоемкий. Исследование особенностей течения струй позволит составить предварительную гипотезу относительно поведения струи и уменьшить время ликвидации утечки. течение струя нефть газ
Зачастую загрязнение водоёмов нефтью связано с наличием подводных течений и их полем скоростей. Большую роль при таких утечках играют: глубина пролегания трубопровода, интенсивность с которой поступает нефть из места разлива [1,2]. Исследование течения затопленных струй тесно связано с моделированием устройств, предназначенных для ликвидации последствий аварий на нефтедобывающих конструкциях [3].
Постановка задачи
В качестве примера истечения струи рассмотрим некоторый трубопровод на дне водоема, в котором образовалось отверстие известного радиуса, из которого поступают капли нефти и пузырьки газа. Согласно принятому для рассмотрения методу ИЛМКО струя рассматривается в виде последовательности элементов цилиндрической формы, с известными линейными размерами (рис.1). В условиях, когда струя распространяется в стоячей воде, внутрь струи «захватывается» окружающая вода водоема. Таким образом, если у места истечения истекают только капли нефти и пузырьки газа, то впоследствии добавляется ещё и вовлеченная в струю вода. Если предположить, что нефть и газ вытекают с температурой, которая превышает температуру водоема, то предположительно струя начнет охлаждаться. Вследствие взаимодействия теплых капель и пузырьков с холодной водой водоёма температура струи стремительно падает. Отклонение в струе, которое может возникать вследствие действия на струю поперечного течения, в данное работе рассматриваться не будет.
Для моделирования распространения струи рассмотрим уравнения сохранения масс, импульса и энергии:
,
,
,
,
,
.
Здесь и далее mi -- масса, сi -- плотность, Qi -- объемный поток, -скорость водоёма, -- проекция на направление , g -- сила тяжести, c -- теплоемкость T -- температура, -- разница плотностей среды и струи; индексы i=w, g, o относятся к воде, газу и нефти. Объемный расход воды, которая вовлекается в струю из водоёма, вычисляется согласно:
,
,
где -- коэффициент вовлечения, F -- число Фруда.
В данной работе будем рассматривать течения затопленной струи в условиях, которые не соответствуют процессу образования гидратных оболочек на поверхности пузырьков. Такие условия характерны для небольших пресных водоемов, а также экспериментальных лабораторных условий. Математическая модель течения струи, которая учитывает гидратообразование, была рассмотрена в работе[4].
Для расчетов параметров струи приняты следующие начальные значения: R=0.0125 м, Qoe=10-5, Tw=24oC, Te=60 oC, сw=1000, сo=870.
На рис. 1 представлен профиль температуры струи. Видим, что если вертикальная координата увеличивается, то температура струи уменьшается. Понижение температуры струи вызвано «захватом» струей холодной воды водоёма, вследствие различий температур вытекаемых углеводородов и окружающей воды.
Рисунок 1. Профиль температуры струи
В работе представлена обобщенная модель течения затопленной струи в водоеме. Рассмотрен процесс «захвата» струей окружающей воды, изменения температуры и скорости струи. Построен профиль температуры струи.
Работа выполнена при поддержке гранта СФ БашГУ № В17-63.
Список литературы
1. Гильманов С.А., Шабаев Р.Б. Экспериментальное исследование струй положительной плавучести в воде // Современные проблемы физики и математики. 2004. Т. 2. С. 44-48.
2. Yapa P. D., Zheng L. Simulation of oil spills from underwater accidents I: Model development // Journal of Hydraulic Research. - 1997. - 35(5). - P.673-688.
3. Кильдибаева С.Р. Моделирование течения углеводородов в затопленной струе // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. С. 1697.
4. Кильдибаева С.Р. Моделирование процесса всплытия гидратных частиц в куполе // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 3. С. 687.
5. Кильдибаева С.Р., Гималтдинов И.К. Динамика многофазной затопленной струи с учетом образования гидратов // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. - 2015. - Т. 1. № 3 (3). - С. 92-101.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сущность и особенности определения истечения жидкости из резервуара через отверстия и насадки. Понятие и виды степени сжатия струи. Основные характеристики насадков при турбулентных режимах течения. Описание экспериментальной установки напорного бака.
реферат [747,1 K], добавлен 18.05.2010Расчет затопленной гидромониторной струи. Расчет производительности гидравлического разрушения. Выбор способа гидравлического подъема руды. Определение высоты подъема пульпы, относительной плотности гидросмеси. Технологическая схема выемки руды.
контрольная работа [379,0 K], добавлен 02.08.2014Причины и тяжесть последствий аварий при добыче газа и нефти на морском шельфе. Конструкции полупогружных платформ. Схема подводного закачивания скважин. Особенности морской добычи нефти. Характеристика полупогружной буровой установки Glomar Arctic IV.
реферат [1,5 M], добавлен 11.10.2015Оценка горно-геологических условий месторождения. Выбор схемы вскрытия и системы разработки. Технологические процессы добычи. Расчет параметров струи, эрлифта. Добычные скважины, гидродобычная установка. Подземное оборудование, трубопроводы напорные.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 17.12.2014Исторические сведения о нефти. Геология нефти и газа, физические свойства. Элементный состав нефти и газа. Применение и экономическое значение нефти. Неорганическая теория происхождения углеводородов. Органическая теория происхождения нефти и газа.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 23.01.2013Анализ неорганической и органической теорий происхождения нефти и газа. Залегание нефти и газа в месторождении, состав коллекторов, их формирование и свойства. Проблемы коммерческой нефте- и газодобычи на шельфе Арктики, устройство ледостойких платформ.
презентация [3,5 M], добавлен 30.05.2017Исследование геологической природы нефти и газа. Изучение плотности, вязкостных свойств, застывания и плавления, загустевания и размягчения, испарения, кипения и перегонки нефти. Групповой химический состав нефти. Физические свойства природного газа.
реферат [363,1 K], добавлен 02.12.2015Авария в бурении как нарушение технологического процесса строительства скважины, вызываемое потерей подвижности колонны труб или их поломкой. Классификация и типы данных аварий, методы их профилактики и ликвидации, устранение негативных последствий.
контрольная работа [21,1 K], добавлен 30.09.2013Физико-химические свойства нефти и газа. Принципы и показатели классификации видов нефти и применение тригонограмм. Макроскопическое описание осадочных горных пород. Особенности пород-коллекторов и покрышек. Аспекты построения геологического профиля.
методичка [379,3 K], добавлен 25.10.2012Общие сведения о месторождении. Характеристика геологического строения. Состав и свойства пластовых флюидов. Физико-химическая характеристика нефти, газа и их компонентов. Основные этапы проектирования разработки месторождения. Запасы нефти и газа.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 18.06.2012Изучение методов системы разработки месторождений нефти и газа. Определение рациональной системы извлечения нефти из недр. Выбор оборудования для хранения нефти после добычи из залежей, а также для транспортировки. Описание основных видов резервуаров.
курсовая работа [970,7 K], добавлен 11.11.2015Понятие природного газа и его состав. Построение всех видов залежей нефти и газа в ловушках различных типов. Физические свойства природных газов. Сущность ретроградной конденсации. Технологические преимущества природного газа как промышленного топлива.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 05.06.2013Факторы миграции нефти и газа в земной коре. Проблема аккумуляции углеводородов. Граничные геологические условия этого процесса. Главное свойство геологического пространства. Стадии выделения воды, уплотнения глин. Формирование месторождений нефти и газа.
презентация [2,5 M], добавлен 10.10.2015Основные сведения о месторождениях нефти и газа, способы их формирования и особенности разведки полезных ископаемых. Сферы применения и режимы эксплуатации различных видов скважин, используемых для добычи. Промысловый сбор и подготовка нефти, газа и воды.
отчет по практике [3,2 M], добавлен 21.07.2012Изучение основных методов подсчета запасов. Исследование степени геологической изученности и промышленного освоения. Российская классификация запасов нефти, газа и конденсата. Сравнение классификационных систем ресурсов нефти и газа различных стран.
отчет по практике [1,2 M], добавлен 11.04.2019Методы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений. Этапы поисково-разведочных работ. Классификация залежей нефти и газа. Проблемы при поисках и разведке нефти и газа, бурение скважин. Обоснование заложения оконтуривающих разведочных скважин.
курсовая работа [53,5 K], добавлен 19.06.2011Расчёт фильтрационных параметров при движении нефти в трещиноватых породах. Границы приёмистости линейного закона фильтрации. Анализ течения несжимаемой жидкости в деформируемом пласте. Методика исследования коллекторских свойств трещиноватых пластов.
курсовая работа [417,5 K], добавлен 08.04.2013Характеристика источников пластовой энергии, действующей в залежи. Особенности поверхностных явлений при фильтрации жидкостей. Общая схема вытеснения нефти из плата водой и газом. Роль капиллярных процессов при вытеснении нефти водой из пористых сред.
курсовая работа [902,7 K], добавлен 19.03.2010Концепции неорганического происхождения нефти: гипотеза Менделеева, Кудрявцева, Соколова. Основные аргументы в пользу биогенного происхождения нефти. Образование природного газа. Условия нефтеобразования: время, умеренные температуры, давление.
реферат [178,7 K], добавлен 16.06.2015Понятие установившегося и неустановившегося движения газированной жидкости в подземной гидравлике. Условия существования режима растворенного газа. Характеристика притока газированной нефти к скважинам. Рассмотрение методов ввода скважин в эксплуатацию.
курсовая работа [934,2 K], добавлен 15.12.2013
