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1、自动放水器排量公式推导与应用刘冠南?四川石油管理局川南矿 区?自力式自动放水器 于? ?年研制成功后,因 其结 构简单,加工、安装、检修方便,工作性能稳定可靠,且不需 外加能源 就可自动排放和背压卤水直接输送回注,大大减轻了采气工人的劳动 强度,使气水井的管理水平 提高了一步,经济效果较好,已在现场推广使用。我们对放水器 的排量公 式,结合放水器的实际 工作状况,反复推导,求出了排量公式的 流量系数,作出了诺模图,便于 正确设计选用放水器和 工人同志 计算气井的产水量。同 时通过现场实际观察摸索,提出了“计 时法”估算水量方 法,可 快速 准确地求出气井的产水量,在现场有一定的应 用价值。一、
2、自动放水器排量公式推导从水力学的观点,放水器 的阀嘴 相当于采油上用的油嘴,对于一定大小的阀孔,可以认为是 局部阻力相对固定的节流元件。放水器工作时,阀尖离开 阀嘴,使之处于全开状态,流体通过吸水管经阀嘴的节流,并产生放大和拐弯的局部阻力损失,才到达?的取 压位置,如图?所示。连通 导压管图?自动放水路排下流阀 门率率广? ? ? 曰曰曰曰门门 ?勺勺飞飞门门日日? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?孚孚一因一? ? ? ? ?液图示由于放水器的 阀嘴和压力表?的位置交差很小,可 忽略不计,且阀嘴前后 的排 水管径相同,流速不 变。则对不可压缩的液体,由能量守恒原理,可知流
3、体经 阀嘴的节流、放大、拐弯后的压力损失为?,一?一一?一?一 ?么?阀嘴前压力, ?式中?阀嘴前后阻力损失,相 当于放水器 上压力,公斤? 匣?米“,?放水器 阀嘴后的压力,公斤?匣米“,?阀嘴处的流速,米?秒,?流体的重度,克? 厘米?,?重力加速度,? ?米?秒“?阻力系数。由?式可得阀嘴处的流速为? ?二一叮声子由? ?一? ?二 ?设阀嘴的孔径为?毫米?,则其截面积为?兀?一?。则自动放水器的排量 ?为?米“?汀?“?六 了?、?一 ?米”? 秒?一一一一?二训云蔺场?一些。? ?工三巫 亿?一?米“? 日?一。?六?了二不?米“?日? ?了平? ?二。? 式甲?一? ?一?乡七一?
4、 ?一?污二?为流量系数,可由现场实际资料验算确定。?式 即为自动放水器的排量公式。式中流量系数?值待进 一步确定方能应用。二、流量系数?值的理论推导由放水器实际工作情况,可知流量系数?中的阻力系数?为下列各局部阻力的总和? ?节流十?放大十?拐 弯?摩阳?现为求取上述各局部阻力的数值,据放水器的具体情况,设?阀孔直径?为?毫米,栩嘴前后的排水管径?为?“,? ?毫米。则截面比?。? ?。一? ? 一一。一? ?且阀嘴进水器为锐缘,阀尖全离开阀嘴,使 之处于全开状态,如图?所示。则由水力学书中,可查得上述各局部阻力的数值?有汤。一?政 大?一?名?一?“? ?二弓? ? ? ?,。、?。 。?
5、。?“ ?摩阻?入安? 兰竺? ? 一? ?”?一一“一“?。? ?上式中?入沿程摩擦阻力系数由可 那 可 夫公式,得?、?一 ?雷诺系数。? 仄?一“” ”?” “”?”?“二,?刀 ?流体在阀嘴前后的水管中流 速厘米? 秒?水的 运 动粘度?水一?斯据放水器 一般情况,设其排量为? ?方?日,得?一?厘米? 秒代入? 式可得? ?将?一? ? ? ?代入?式求得入一?、?阀嘴前后一段水管长度,取? ?厘米?、?排水管径,?厘米综上所得? ? ? ? ? ? ? 一?现将?值代入?式,即可求得流 量系数?值? ?召? ?。?一厂于? 贡万二? ?。? ? ?。?石?则放水器实际排量公式为?八
6、八。?,?西户?一“? ?丫全节?米? 日? ?对上式,我们曾多次用现场资料进行验算,均较符合,说 明推导符合实际情况,可供现场使用。三、放水器排量公式诺模图及应用为了便于设计和选用放水器以及查算产水量,特按公 式?作出了诸模图,如图?所示。利用诸模图,可很简便地 查出放水器的排量,或者已知工作压差?和井的产水量,反求阀嘴孔径的大小。在现场应用中,放水器的排量总是大于井的实际产水量,即放水器 的工作是有间断的。因此,必须将放水器的排量乘以放水时间系数,才等于井的产水量。?方?日?。 。?座刀弃?以?只?。?吃?一甲 ? 一?,? 坛 米?乃? ?“自? 门?自?勺?,自?的,二卜卜? 卜卜唇仁
7、卜唇? ?卜卜卜卜卜?卜?七仁卜卜仁卜卜? 卜卜卜? ? ?已知米? 日 , ?式中?工作压 差,为?一? 小放水时间 系 数,小一共(无因次),t一一厂一”“一24一一 一放水器每天纯放水时间,小时公式为计算气井的产水量公式。据现场观察,对于那 些固定 操作,产水量相对稳定的气水井,放水器的工作是 规律的,其放水时间系数 小,等于每次放水时间与放水间隔时间之 比。例如,某产水井的放水器,每隔5分钟放水一次,放水时间为3分钟,则其放水时间系数小为: t斤仃3 中-一一一U。Ot间隔6H。Q=。.了.3d:了平。米:,日)困2自动放水器排t诺模图为了准确,可多测几次,取 其平 均 值即可。在现场
8、也可用晶体管电钟连 续记 录放水器的纯放水时间,并定期记 录相应 的工作压差,就可以利用诺模图,很快地查得气井的产水量,以实现自动计量 的 目的。具体办法如下:1.将压力表PZ换为同规范的信号压力表,并用导线将其与电钟的 电池串连,使其起开关作用。2.将信号压力表的触桩、拨在比放水器停止工作时的回压高1公斤/厘米“的地方。3.当放水器工作时,适当关小下流 阀门,使信号压力表的指针与触桩接触为止。则电钟接通了电源,开始走动。直至放水器停止工作,由于没有限流作用,回压降低,指针方离开触桩回到原来的位置,电钟就停走。这样,电钟就能将放水器的纯放水时间记 录下来。”显然,上面介绍的两种:“记时法”测水方法,是较简便的,在一定的 条件下,用 此法测出水量 又可以验证其他办法测得水量是否准确,以判 断水表是否有故障,仪表是 否准确,便于及 时排除。当然,为了取得正确可靠数据和产水量,必须对放水器及时检修,校 验仪表,准确量取阀嘴孔径尺寸。参考文献普通水力学8 38 8页,北 京地质学院、长春地质学院合编。一 石油勘探与开发197 8年第5期,“某油田井口压力资料的应用”。四川石油设计院气田集输与场站设计手册第洲 外页。
