Измерение дебита дегазационной скважины

Аннотация

Рассмотрен метод измерения расхода газа (метана) в дегазационной скважине, основанный на теории течения среды в трубах. Приведены конструкция расходомера, разработанного авторами и апробированного для измерения выхода газа из дегазационной скважины в экспериментах in situ на пласте Болдыревский на поле шахты им. С.М. Кирова АО "СУЭК--Кузбасс", алгоритм расчета дебита газа, численное моделирование потоков газа внутри прибора в рамках общих положений механики сплошной среды. Определена степень влияния таких параметров разработанного авторами замерного узла, как шероховатость стенок расходомера, вязкость протекающей среды, состояние кромок отверстия диафрагмы на результаты измерений дебита газа, исходящего из скважины и поступающего в дегазационнуюсистему угледобывающего предприятия. Рассмотрена динамика изменения давления в скважине с учетом случайных колебаний, вызванных уникальностью строения дегазируемого пласта. Давление в скважине зависит от напряженно-деформированного состояния углепородного массива, напрямую связанного с развитием горных работ. Установлено соответствие расходов газа, рассчитанных по стандартному методу и полученных в результате численного моделирования, что может заменить экспериментальную калибровку расходомера

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Шляпин А.В., Трофимов В.А., Филиппов Ю.А. Измерение дебита дегазационной скважины. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2023, № 4 (147), c. 68--87. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3941-2023-4-68-87

Литература

[1] Сухарев М.Г., Иткин В.Ю., Корнилов И.А. и др. Алгоритмическое и программное обеспечение системы измерения расхода газа на КС "Портовая". Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, 2011, № 9, с. 33--38.

[2] Сухарев М.Г., Казак А.С., Фомина Е.В. Распределение компонентного состава газа по трубопроводам газотранспортной системы. Территория "Нефтегаз", 2019, № 9, с. 70--79.

[3] Сухарев М.Г., Косова К.О. Оперативная корректировка показаний измерительных приборов на магистральном газопроводе по замерам режимных параметров. Территория "Нефтегаз", 2018, № 9, с. 14--23.

[4] Даев Ж.А. Сравнительный анализ методов и средств измерения расхода газа. Нефтегазовое дело, 2010, № 1. URL: http://ogbus.ru/files/ogbus/authors/Daev/Daev_2.pdf

[5] Фокин А.Е., Засецкий В.Г. Совершенствование системы измерения расхода пульсирующих потоков газа на газораспределительных и газоизмерительных станциях. Актуальные проблемы современной науки, 2007, № 1, с. 183--185.

[6] Лебедьков С.С., Латышев Л.Н. Применение погружных вихревых расходомеров при коммерческом учете расхода газа. Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов, 2018, № 2, с. 86--94. DOI: https://doi.org/10.17122/ntj-oil-2018-2-86-94

[7] Некоз К.С. Анализ методов определения расходов жидкости конструкциями переменного перепада давления. Новые идеи в науках о Земле. Матер. XV Междунар. науч.-практ. конф. Т. 4. М., МГРИ, 2021, с. 95--97.

[8] Биргер Г.И., Бражников Н.И. Ультразвуковые расходомеры. М., Металлургия, 1964.

[9] Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества веществ. Кн. 1, 2. СПб., Политехника, 2002, 2004.

[10] Латышев Л.Н., Даев Ж.А. Система измерения расхода газа, исключающая влияние коэффициента истечения. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2010, № 9, с. 55--60.

[11] Абрамов С.А., Егоров А.Н., Егоров Н.Л. и др. Как улучшить систему единства измерений расхода жидкости, газа, пара. Законодательная и прикладная метрология, 2007, № 6, с. 20--26.

[12] Пистун Е.П., Лесовой Л.В. Уточнение коэффициента истечения стандартных диафрагм расходомеров переменного перепада давления. Датчики и системы, 2005, № 5, с. 14--16.

[13] Кремлевский П.П., ред. Расчет и конструирование расходомеров. Л., Машиностроение, 1978.

[14] Автушенко Н.А., Леневский Г.С. Математическое описание движения жидкости в трубопроводе с учетом распределенности параметров. Вестник МГТУ, 2006, № 2, с. 7--18.

[15] Смирнов O.B., Мартынюк А.Р., Морланг В.В. Методика определения параметров газовоздушного потока в шахтном дегазационном трубопроводе. ГИАБ, 2004, № 8, с. 277--279.

[16] ANSYS modeling and meshing guide. Canonsburg, Technology Drive, 2006.

[17] Lias M.R., Awang M., Rao T.V.V.L.N., et al. Evaluation of spur gear pair on tooth root bending stress in radial misalignment contact condition. MATEC Web Conf., 2014, vol. 13, art. 04010. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/20141304010

[18] Елизаров Д.В., Елизаров В.В., Мерзляков С.А. Постановка задачи гидродинамического моделирования контактных устройств средствами вычислительной гидродинамики в среде Fluent Ansys. Вестник технологического университета, 2015, т. 18, № 22, с. 145--148.

[19] ANSYS, Inc. theory reference. ANSYS Release 9.0. Canonsburg, Technology Drive, 2004.

[20] ANSYS advanced analysis techniques guide. ANSYS Release 10.0. Canonsburg, Technology Drive, 2005.

[21] Брусницин А.П., Киселев Е.В. Моделирование газодинамического процесса в программном пакете ANSYS Workbench. ТИМ-2015. Екатеринбург, УрФУ, 2015, с. 8--11.