Лабораторная установка по изучению процесса движения газожидкостных смесей в моделях скважин

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СТЕНДА

Лабораторный стенд размещается на одной профильной доске, размещенной между двумя мобильными основаниями. Профильная доска и основания оснащены колёсами с тормозами, и, при необходимости, стенд может быть перемещён в любую часть аудитории.

Лабораторный стенд включает в себя: три газожидкостных подъемника, три резервуара, систему подачи воздуха, систему управления и визуализации. В качестве рабочей жидкости в стенде используется техническая дистиллированная вода.

Резервуар Н1 (рисунок 2.9) имитирует основную эксплуатационную колонну и служит для размещения трёх газожидкостных подъемников. Резервуар выполнен прозрачным и зафиксирован на профильной плите. Газожидкостные подъемники представляют собой ряд прозрачных вертикальных труб, имитирующих основные элементы скважины: воз­душную трубу и колонну насосно-компрессорных труб. Воздушная труба внешним диаметром 110 мм предназначена для подвода воздуха к «башмаку». В данном исполнении лабораторного стенда в качестве башмака используется фильтр с ячейкой 5 мкм. Сжатый воздух проходит сквозь «башмак» и диспергируется в жидкости в виде пузырьков. Таким образом, возникает газожидкостная смесь (ГЖС).

Колонна насосно-компрессорных труб имитируется прозрачной трубой, внутренний диаметр которой соответственно 16 мм для первого, 21 мм для второго и 32 мм для третьего газожидкостного подъемников соответственно.

Рисунок 2.9 – Схема лабораторного стенда

БПВ - блок подготовки воздуха; V00 - прецизионный регулятор давления; V01 - дроссель (регулятор расхода); V1 - V9 - отсечные краны; Z1 - датчик уровня жидкости; Z2 - датчик расхода воздуха; Z3 - датчик давления воздуха; Н1 – бак; Н2 – бак; Н3 - мерный бак; Р1 – насос; С1 - компрессор

Резервуар Н2 является компенсационным. При изменении относительного погружения под динамический уровень, лишняя жидкость из резервуара Н1 сливается в резервуар Н2 самотёком по системе трубопрово­дов. При необходимости повысить динамический уровень жидкость из резервуара Н2 подаётся в Н1 центробежным насосом с регулируемой производительностью P1.

Краны V1, V2, V3 обеспечивают соединение резервуаров Н1 и Н2.

Мерный бак Н3 расположен на левом мобильном основании от Н1 и предназначен для измерения подачи каждого газожидкостного подъемника объёмным способом. Жидкость после измерения сливается в резервуар Н2.

В данной системе предусмотрена защита от превышения уровня жидкости в резервуаре Н1. При достижении жидкостью некоторого предельного уровня жидкость начинает сливаться через кран V5 в резервуар Н2.

Во время проведения экспериментов центробежный насос с регули­руемой производительностью Р1 выполняет функцию подержания постоянного динамического уровня в резервуаре Н1. Уровень задаётся оператором. Автоматическая система поддержания уровня состоит из контроллера, насоса Р1 и датчика уровня жидкости в баке Z1. Система подачи воздуха к газожидкостным подъемникам включает в себя: компрессор С1, блок подготовки воздуха с фильтрацией 5 мкм (БПВ), редукционный клапан V00, датчик расхода воздуха Z2, датчика давления Z3, дроссель V01, и три крана V6, V7 и V8 (осуществляющие подвод воздуха к конкретному подъемнику).

ПОДГОТОВКА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА К РАБОТЕ

1. Включение пневматического питания.

Дроссель V01 и краны V6, V7, V8 должны быть полностью закрыты (Смотреть схему на рисунке 2.9). Дроссель полностью перекрывает проходное отверстие при полной остановке регулировочного винта при вращении по часовой стрелке.

Источник сжатого воздуха присоединён к блоку подготовки воздуха, с фильтром 5 мкм. Для подачи сжатого воздуха в систему необходимо плавно открыть отсечной кран на БПВ, установить при помощи регулятора V00 давление 0,5...1 бар (по манометру).

2. Включение электропитания.

Для обеспечения электрического питания системы управления предусмотрены 2 блока питания, 24 V DC. Они включаются в работу поворотным тумблером VCF01 (рисунок 2.9) на консоли управления стенда. Имеется светодиодная индикация включения (лампа Q1).

Рисунок 2.9 – Схема электропитания

3. Включения системы поддержания динамического уровня.

Система поддержания требуемого динамического уровня запускается ключом на панели управления. Проведение эксперимента осуществляется при определённом значении динамического уровня, поэтому система первоначально отработает динамический уровень, значение которого указано в установке контроллера. Во время проведения эксперимента система поддержания динамического уровня не выключается.

4. Подключение компьютера.

Для обработки результатов экспериментов, снятия необходимых характеристик и визуализации лабораторной работы, компьютерный стенд оснащен программой визуализации InTouch v10.1.

5. Запуск программного обеспечения.

После загрузки компьютера автоматически запустится (в свернутом виде) программа IPC DataServer, обеспечивающая связь контроллера стенда с компьютером. После этого необходимо запустить проект SCADA системы для управления лабораторным стендом. (Программа IPC DataServer должна быть запущена на протяжении всего времени работы SCADA системы!)

Дальнейшие действия осуществляются по ходу выполнения лабораторных работ.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2.