Modelo mecánico de descamación de la pared porosa de partículas de azufre en medios porosos

En los medios porosos de formación, el azufre elemental es transportado por el flujo de gas o precipita y luego se deposita en las paredes de los poros. Parte del azufre elemental transportado por el flujo de gas no afectará el yacimiento, pero las partículas de azufre elemental depositadas en las paredes de los poros bloquearán las gargantas de los poros y reducirán la permeabilidad. Por lo tanto, es muy importante estudiar los principios mecánicos de las partículas de azufre elemental que permanecen en las paredes de los poros.

Las partículas de azufre que se depositan en la pared del agujero se ven afectadas por la fuerza del puente líquido entre las partículas, la gravedad, la flotabilidad, la fuerza de flotabilidad ascendente, la fuerza de Van der Waals y la resistencia del flujo de aire hacia ellas. . Las fuerzas electrostáticas no se consideran aquí porque son demasiado pequeñas en comparación con las fuerzas de Van der Waals y las fuerzas de puentes líquidos. Cuando el gas lava la pared del pozo, algunos grupos de partículas de azufre quedan suspendidos en el gas natural que contiene azufre y se mueven con el gas natural, mientras que algunas partículas de azufre se cementan entre sí y se mueven con el gas natural que contiene azufre en forma de rodadura y deslizamiento. y saltar [90]. Entre estos tres modos de inicio, rodar es el modo con las condiciones críticas más bajas, es decir, la energía requerida para este modo debe minimizarse. Si la energía de este modo no se puede superar, los otros dos modos serán más difíciles. para lograr. Por lo tanto, aquí se utiliza el modo de desplazamiento. Su análisis de tensión específico se muestra en la Figura 4.2 y la Figura 4.3.

Figura 4.2 Diagrama de fuerzas de las partículas de azufre sobre la pared (fuerza de puente líquido)

Figura 4.3 Diagrama de fuerzas de las partículas de azufre sobre la pared (sin fuerza de puente líquido)

4.3.1 Modelo de mecánica de pelado considerando el efecto de la fuerza del puente líquido

La Figura 4.2 y la Figura 4.3 muestran el análisis de tensiones de las partículas de azufre adsorbidas en la pared del poro. La Figura 4.2 muestra la precipitación y el asentamiento. en la pared del poro. Las partículas de azufre elemental son las primeras partículas de azufre. Considerando la existencia de agua unida, de acuerdo con el mecanismo de aglomeración de partículas de azufre elemental explicado anteriormente, el agua unida es el portador para la cementación mutua de las partículas de azufre, lo que resulta en una fuerza. entre las partículas, llamada fuerza de puente líquido. Aquí consideramos primero el papel de la fuerza del puente líquido.

Resistencia del flujo de aire:

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Fuerza de elevación del flujo de aire:

Ingeniería de yacimientos de gas con alto contenido de azufre Teoría y Métodos

Fórmula: CL es el coeficiente de sustentación, que se puede medir experimentalmente. La relación con el coeficiente de resistencia Cd se puede definir como β = CL/Cd, que es un coeficiente menor que 1. Aquí, se toma como 0,25 [90]. El coeficiente de resistencia C se puede calcular aproximadamente como:

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Suponiendo que las partículas de azufre son esféricas, la gravedad G de las partículas en el gas es:

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Fuerza de flotabilidad sobre las partículas:

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Fuerza de puente líquido entre partículas:

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Fórmula: σ es la tensión superficial, N/m2.

Fuerza de Van der Waals entre partículas [88]:

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Fórmula: A0 es la constante de Hamaker, N /m2: A0 es la constante de Hamaker de las partículas en el vacío, H es la distancia entre partículas y d es el diámetro de las partículas.

Tasa de flujo de gas cerca del área del pozo [91]:

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Dónde:

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Con el punto O como centro, la ecuación de equilibrio de momento es la siguiente:

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En la fórmula :

Con el punto O como centro, la ecuación de equilibrio de momentos es la siguiente:

Con el punto O como centro, la ecuación de equilibrio de momentos es la siguiente:

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En la fórmula:

Con el punto O como centro, la ecuación de equilibrio de momento es la siguiente: Lx y Ly son los brazos de momento. , Lx = dsinθ/2; LY = dcosθ/2.

Sustituyendo las ecuaciones (4.1), (4.2), (4.3), (4.4), (4.5) y (4.6) en la ecuación (4.8). ), podemos obtener:

Para las partículas de azufre que precipitan y sedimentan primero, de acuerdo con En diferentes números de Reynolds, la velocidad de flujo crítica V0 para las partículas de azufre que se desprenden de las paredes de los poros de la roca son:

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4.3.2 Modelo de mecánica de stripping sin considerar el efecto de la fuerza del puente líquido

La Figura 4.3 muestra las partículas de azufre elemental precipitadas en las paredes de los poros después de la precipitación. La cantidad de agua unida es limitada. Cuando precipitan suficientes partículas de azufre elemental para ocupar toda la superficie del agua, ya no habrá fuerza viscosa entre las partículas. partículas de azufre elemental precipitadas, es decir, la cantidad limitada de agua unida ya no funciona, es decir, no se considera el efecto de la fuerza del puente líquido.

Para las partículas de azufre depositadas en la capa más externa de la pared de los poros, el agua unida no puede actuar sobre ellas, por lo que no hay fuerza de puente líquido generada por la película de agua. De la misma manera, con el punto O como centro, la ecuación de equilibrio de momentos es:

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Para las partículas de azufre que se sedimentan después de la precipitación, de acuerdo con diferentes números de Reynolds y la velocidad de flujo crítica uc para que las partículas de azufre se eliminen de la pared del poro de la roca son, respectivamente,

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Críticos Radio de daño por deposición de azufre elemental en pozos individuales que contienen azufre Para:

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