Способ определения коэффициента джоуля-томсона флюидов Советский патент 1980 года по МПК G01N15/08 

1

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в нефтегазовой промышленности при определении коэффициента Джоуля-Томсона пластовых флюидов.

Известен способ определения коэффициента Джоуля-Томсопа для флюидов непосредственно в пластовых условиях 1.

Установившееся изменение температуры флюида при дросселировании в пласте прямо пропорционально депрессии и коэффициенту Джоуля-Томсона. Наибольшую погрешность при определении коэффициента Джоуля-Томсона данным методом вносит определение пластового давления, пластовой температуры и теплообмен между дросселирующей жидкостью и окружаюш,ими породами, который трудно учесть.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения коэффициента Джоуля-Томсона флюидов, например пластовых, путем измерения величины изменения температуры флюида при фильтрации с заданным перепадом давления через дроссельный элемент

2.

Коэффициент Джоуля-Томсона s находят при условии отсутствия теплообмена между дроссельным элементом и окружающей средой. В описанном способе для достижения этого условия дроссельный элемент цилиндрической формы помещен в вакуумную «рубашку. Но полностью исключить влияние теплообмена невозможно, поэтому 5 при определении коэффициента ДжоуляТомсона допускается погрешность, которую трудно учесть. А в последнее время, в связи с открытием новых возможностей, применения эффекта Джоуля-Томсона для изучения нефтегазовых пластов, повышается требование к точности определения коэффициента Джоуля-Томсона. В настоящее время известно лишь, что г меняется в пределах 0,04-0,06°С/атм для нефти и 0,018-

15 0,022°С/атм для воды.

Целью предлагаемого способа является повышение точности определения коэффициента Джоуля-Томсона. Поставленная цель достигается тем, что

20 поддерживают температуру боковой поверхности дроссельного элемента равной температуре поступающего в дроссельный элемент флюида, а коэффициент ДжоуляТомсона определяют из соотношения:

25

- 1 ./, Р A(k)

Джоуля-Томсона,

где е - коэффициент 30°С/атм;

установившееся H3f ieHeiiHg температуры флюида, зафиксирова тное на оси дроссельного элемента, °С;

перепад давления на дроссельном элементе, атм;

2 /

A(k) . згч-

(4i)

и R

k - конвективный параLa

метр;

и и - скорость конвективного переноса тепла, м/сек;

R - радиус дроссельного элемента, м;

L - длина дроссельного элемента, м;

а - температуропроводность дроссельного элемента, насыщенного флюидом, м2/сек; йп - корни уравнения /о(|Лп)0; /о(ц)и/1(|л)-функции Бесселя.

Коэффициент Джоуля-Томсона указанным способом определяют следующим образом.

Через дроссельнцй эле11 едт радиуса R, длиной L создают фильтрацию флюида при постоянном перепаде давления на дроссельном элементе. На боковой поверхности дроссельного элемента поддерживают температуру равной температуре поступающего в дроссельный элемент флюида. Измеряют температуру на вуходе из дроссельного элемента на оси. Измеряют скорость движения флюида и. перепад давления н дроссельном элементе. Далее по формуле определяют коэффициент ДжоуляТомсона.

Возможно применение ЭВМ для вычисления коэффициента Джоуля-Томсона.

Исследуемый флюид - нефть. На входе и на бокЪвой поверхности поддерживают ,35°С. При перепаде давления АР 30 атм, ,8 м/час температура на выходе из элемента со.с тавила, Гвых 36,38°С. Следовательно, изменение температуры АГ 1,38°С; L 0,5 м; R 0,05 м. Дроссельной элемент - керн песчаника с температуропроводностью а 2-10-з . При такихданнььч k -

777557

UpR

--7, ,84; поправочный коэфLaфициент А (k) 0,92; коэффициент Джоуля-Томсона

е - -1- : 0,046

1

:: 0,05Х/ат.

ДР А (К) 0,92

Постоянный перепад давления и постояцнь1й расход флюида поддерживались с

помощью измерительных прессов установки для изучения проницаемости кернов (УИПК-2 м). Перепад давления измеряли с помощью дифманометров этой же установки, а изменение температуры фиксировалось термопарами, скорость движения флюида измеряли мерными посудами. Постоянная температура на входе и боковой поверхности поддерживалась с помощью термостата. Флюид в дроссель попадал,

проходя через змеевик, расположенный в термостате, и поэтому успевал принимать постоянную температуру.

Применение предлагаемого способа по сравнению с известными позволяет повысить точность определения коэффициента Джоуля-Томсона, в то же время требуемая установка проста, так как нет необходимости в теплоизоляции дроссельного элемента. Все это ведет к повышению эффективности термометрических исследований скважин и пластов.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента Джоуля-Томсона флюидов, например пластовых, путем измерения величины изменения температуры флюида при заданном перепаде давления через дроссельный элемент,

отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, поддерживают температуру боковой поверхности дроссельного элемента, равной температуре поступающего в дроссельный элемент

флюида.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Чекалюк Э. Б. Термодинамика нефтяного пласта. М., 1965, с. 181.

2. Балакирев Ю. А. Термодинамические исследования фильтрации нефти и газа в залежи. М., «Недра, 1966, с. 3-38 (прототип).