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Diese
Erfindung betrifft eine Verrohrung und eine Verschlauchung zur Verwendung
bei einer Mehrphasenströmung.
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Die
Mehrphasenströmung
ist natürlich
wohlbekannt und tritt auf, wenn die Strömung in einem Schlauch oder
Rohr nicht aus einem einzigen homogenen Fluid besteht. Beispiele
von Mehrphasenströmungen
sind Gas/Flüssigkeit,
Flüssigkeit/Festkörper (wie
Aufschlämmungen
und Schlämme),
Gas/Festkörper
(Puder bzw. Pulver, die in Luft mitgeführt werden), zwei nicht mischbare
Flüssigkeiten
(wie Öl
und Wasser), Flüssigkeiten
bei verschiedenen Temperaturen usw.
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Die
Mehrphasenströmung
kann zu ernsten Problemen führen.
Ein Hauptproblem besteht darin, dass die Phasen häufig unterschiedliche
Dichten aufweisen. Beispielsweise können sich Gase (die eine niedrigere
Dichte aufweisen als eine Flüssigkeit)
im oberen Teil eines im Wesentlichen horizontalen Rohrs, das eine
Gas/Flüssigkeit-Mischung
führt,
ansammeln, und hierdurch können
Probleme hervorgerufen werden, wenn das die Fluide führende Rohr entlang
seiner Länge
nicht vollkommen horizontal ist. Falls es entlang dem Rohr Wellungen
gibt, kann sich Gas in den oberen Teilen der Wellungen ansammeln und
zu Luftsperren führen. Ähnlich kann
sich die dichtere von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten in den unteren Teilen
eines Rohrs ansammeln und zu ähnlichen
Sperren führen.
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Diese
Probleme können
in der Kohlenwasserstoff-(Öl
und Gas)-Extraktionsindustrie besonders ernst sein. In dieser Industrie
ist es zunehmend üblich
geworden, eine Quelle vertikal zu bohren und den Bohrer dann in
eine im Wesentlichen horizontale Orientierung zu navigieren. Eine
typische Quelle kann einige Kilometer vertikal abwärts in die
Erde eindringen und dann einen viele hundert Meter messenden horizontalen
Abschnitt aufweisen. Dieser Typ einer Quellenbohrung ermöglicht es,
dass eine einzige Oberflächenstelle
verwendet wird, um auf Lagerstättenformationen über einen
breiten Bereich zuzugreifen, und nicht nur unmittelbar unterhalb
der Oberflächenstelle.
Zusätzlich
kann der horizontale Abschnitt der Quelle verwendet werden, um auf
horizontal beabstandete Teile einer Kohlenwasserstoff-Lagerstätte zuzugreifen.
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Es
ist auch zunehmend üblich
geworden, Kohlenwasserstoffe aus tiefen Lagerstätten mit einem hohen Druck/einer
hohen Temperatur zu extrahieren, wo Kohlenwasserstoffe mit einem
niedrigen Molekulargewicht in einer als Gaskondensat bezeichneten
flüssigen
Form vorliegen. Infolge ihrer hohen Kosten sind solche Lagerstätten dafür geeignet, durch
horizontale Förderquellen
angezapft zu werden.
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Eine
typische Lagerstätte
kann über
Wasser liegenden flüssigen
Kohlenwasserstoff enthalten. Der horizontale Teil der Quelle erstreckt
sich entlang der flüssigen
Kohlenwasserstoffschicht. Fluide bewegen sich von dieser Schicht
durch Wandperforationen, die an ausgewählten Punkten bereitgestellt sind,
wo sie in einen Bereich niedrigeren Drucks eintreten, in die Quellenbohrung.
Der flüssige
Kohlenwas serstoff trennt sich zu Gas und flüssigem Kohlenwasserstoff, und
Wasser ist häufig
in der Mischung enthalten, die in die Quelle eintritt. Die Gasphase kann
vorherrschen, wobei es Sekundärphasen
von flüssigem
Kohlenwasserstoff und Wasser gibt, oder der flüssige Kohlenwasserstoff kann
vorherrschen, wobei es Sekundärphasen
von Gas und Wasser gibt. In jedem Fall muss die Quelle ein Mehrphasenfluid transportieren,
das normalerweise aus Gas und zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten
besteht.
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In
der Praxis ist der horizontale Quellenabschnitt selten über seine
Länge genau
horizontal. Während
des anfänglichen
Bohrprozesses wird gewöhnlich
eine im Wesentlichen wellenförmige
horizontale Quelle erzeugt. Dies führt im Wesentlichen zur Bildung
leichter U-Biegungen im horizontalen Quellenabschnitt. Wenn die
Quelle von außen
betrachtet wird, können
diese die Form aufwärts
konvexer U-Biegungen und aufwärts
konkaver U-Biegungen annehmen. Wenn das Mehrphasenfluid entlang der
Quelle fließt,
ist es nicht ungewöhnlich,
dass eine Phasentrennung durch die Schwerkraft auftritt. Wasser
sammelt sich an den Böden
aller aufwärts
konkaver U-Biegungen, während
sich Gas an den oberen Teilen aller aufwärts konvexer U-Biegungen ansammelt.
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Falls
das Wasser eine U-Biegung füllt,
wird die Strömung
blockiert. Die Quellenförderung
wird unterbrochen, wenn zu viel dichtes Fluid angesammelt wird.
Die Ansammlung von Gas kann zu einer Terrain-induzierten Blasenansammlung
führen.
Die Blasenansammlung tritt auf, wenn sich Gasblasen in einem solchen
Maße an
den Wänden
des Rohrs ansammeln, dass sie die Strömung vollkommen blockieren.
Flüssigkeit,
die sich dieser Blockade nähert, neigt
dazu, den Druck des Ga ses zu erhöhen,
und wenn der Druck einen bestimmten Punkt erreicht, verschiebt sich
die Blockade plötzlich.
Dieser plötzliche
Neubeginn der Strömung
(oder "Explosion") bewirkt große Schockbelastungen
auf das Rohr und auch auf stromabwärts gelegene Verrohrungen oder Geräte, wodurch
ernste Schäden
hervorgerufen werden können.
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Eine
Tauchpumpe kann in der Quelle angeordnet werden, um das Wasser zu
extrahieren. Hierfür
ist jedoch Zeit erforderlich, und die Förderung kann mehrere Tage oder
sogar noch länger
unterbrochen werden. Ferner kann im Laufe der Entleerung der Kohlenwasserstoff-Lagerstätte der
Wassergehalt in dem Fluid zunehmen, was zu einem häufigeren Auftreten
einer Quellenblockierung führt.
Wenngleich der Prozess in horizontalen Quellen am weitesten verbreitet
ist, kann er bei jeder Mehrphasenquelle ein Problem darstellen.
Ferner löst
die Verwendung einer Tauchpumpe nicht das Problem einer Terrain-induzierten
Blasenansammlung.
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Ein
weiteres Problem, das mit der Wasseransammlung verbunden ist, ist
die Ausfällung
von Mineralien in der Quelle, was auch zu einer Blockierung oder
Versperrung führen
kann. Ferner kann das Vorhandensein von Wasser zu Turbulenzen führen, welche
zu Stagnationsbereichen oder Totbereichen in dem Rohr führen können. In
diesen Bereichen ist es wahrscheinlicher, dass eine Ausfällung (von
Mineralien oder von Kohlenwasserstoffen) und eine Sedimentation
auftreten.
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Ein
weiteres Problem bei Mehrphasen-Förderquellen tritt in den Niedertemperatur-
und Hochdruckbereichen der Quelle, insbesondere in U-Boot-Steigrohren,
welche den Seeboden-Quellenkopf
mit dem Förderschiff
oder der Förderplattform verbinden,
auf. Unter diesen Bedingungen kann Gas große Blasen bilden, was zu einer
ernsten Blasenansammlung führen
kann. Zusätzlich
erhöhen
große Blasen
erheblich den Druckverlust innerhalb der Quelle, wodurch die Förderung
behindert wird.
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Eine
weitere spezifische Situation, in der die Bildung von Luftsperren
usw. sehr unerwünscht
wäre, ergibt
sich in der Verschlauchung, die während Herzoperationen verwendet
wird.
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Während einer
Operation am offenen Herzen wird das Herz des Patienten angehalten.
Zum Aufrechterhalten der Zirkulation wird Blut normalerweise aus
dem rechten Atrium abgezogen, durch eine Pumpe und eine Oxygenationseinheit
geführt
und dann für
die Zirkulation um den Körper
des Patienten in die Aorta zurückgeführt.
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Luft
kann in das Blut aufgenommen werden, wenn es aus dem Herzen des
Patienten entnommen wird, und Blasen in der Verschlauchung bilden,
die vom Patienten zur Pumpe und zur Oxygenationseinheit führt. Sauerstoffblasen
können
sich auch während
des Oxygenationsprozesses im Blut bilden.
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Ferner
gibt es in der allgemeinen Chirurgie (nicht notwendigerweise am
offenen Herzen) einen Trend, die Menge des verwendeten Spenderbluts
zu verringern. Das Eigenblut des Patienten wird rezirkuliert, und
die zum Sammeln des Bluts des Patienten verwendete Sammelvorrichtung
kann leicht Luft aufnehmen, die Blasen bildet.
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Offensichtlich
müssen
diese Blasen aus dem Blut entfernt werden, bevor es zum Patienten
zurückgeführt wird,
und Bla senfallen werden in der Verschlauchung routinemäßig bereitgestellt,
um diese Entfernung zu ermöglichen.
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Es
gibt jedoch ein bekanntes Problem in Bezug auf die Blasen, das darin
besteht, dass sie sich in der mit dem Patienten verbundenen Verschlauchung,
der Pumpe und der Oxygenationseinheit ansammeln können. Wenngleich
die Blasen von der Verschlauchung gelöst werden können, indem gegen die Verschlauchung
geklopft wird, kann eine unbemerkte Ansammlung von Blasen zu Blockaden
und (falls sie nicht behandelt wird) zu einer Unterbrechung der
Blutzufuhr führen,
was sehr ernste Konsequenzen haben kann.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ist eine Verrohrung oder Verschlauchung
vorgesehen, welche eine Quellenförderungsverrohrung,
wie Steigrohre, Fließleitungen,
und Untermeeres- und Oberflächenverrohrung
oder
eine Blutflussverschlauchung oder
eine Transportverrohrung
oder -verschlauchung zum Transport von Aufschlämmungen und/oder Schlämmen oder
eine
Transportverrohrung oder -verschlauchung zum Transport einer Aufschlämmung bzw.
Suspension von Puder bzw. Pulvern in Gasen ist,
wobei die Verrohrung
oder Verschlauchung Merkmale aufweist, die Drallströmung in
einer Mehrphasenströmung
induzieren, auf solch eine Art und Weise, dass dichtere Bestandteile
der Mehrphasenströmung zur
Außenwand
der Verrohrung oder Verschlauchung tendieren und weniger dichte
Bestandteile der Mehrphasenströmung
zum Zentrum der Verrohrung oder Verschlauchung tendieren, während Flüssigkeiten
entlang der Rohrleitung strömen,
wobei die Mittelachse der Verrohrung oder Verschlauchung einer im Wesentlichen
schraubenförmigen
Bahnkurve folgt, gekennzeichnet dadurch, dass die Amplitude der Schraubenlinie
kleiner oder gleich der Hälfte
des Innendurchmessers der Verrohrung oder Verschlauchung ist.
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Es
wurde experimentell herausgefunden, dass eine Drallströmung in
Zusammenhang mit einer Mehrphasenströmung erhebliche Vorteile bereitstellt. Bei
einer Mehrphasen-Drallströmung wurde
herausgefunden, dass die leichteren Anteile der Strömung (wie
Gase und weniger dichte Flüssigkeiten)
dazu neigen, entlang dem Zentrum des Rohrs zu strömen, während die
schwereren Anteile der Strömung
(dichtere Flüssigkeiten)
entlang den Wänden
des Rohrs in einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahnkurve strömen. Es
wird angenommen, dass sich dies aus der Zentrifugalwirkung der Drallströmung ergibt. Dadurch
besteht eine viel geringere Tendenz, dass sich leichtere oder schwerere
Anteile unter dem Einfluss der Schwerkraft trennen.
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Eine
Drallströmung
bietet in Zusammenhang mit einer Mehrphasenströmung erhebliche Vorteile. Weil
es eine geringere Tendenz gibt, dass sich leichtere oder schwerere
Anteile unter dem Einfluss der Schwerkraft trennen, ist das Risiko
des Auftretens von Luftsperren erheblich verringert. Ähnlich sammeln
sich dichtere Flüssigkeiten
nicht in den unteren Teilen des Rohrs, so dass sich auf diese Weise
ein geringeres Risiko ergibt, dass eine Strömungsunterbrechung auftritt.
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Diese
Vorteile werden weiter mit Bezug auf eine Quellenförderungsverrohrung
erörtert.
Wie vorstehend erwähnt
wurde, kann der horizontale Abschnitt einer bekannten Quellenförderungsverrohrung
sowohl horizontal als auch vertikal gewellt sein. Die so erzeugten
Kurven in der Quelle haben eine so geringe Krümmung, dass sie eine vernachlässigbare Wirkung
auf die Natur des entlang der Quelle strömenden Fluids haben. Die Strömung (natürlich unter der
Voraussetzung, dass sie nicht blockiert ist) kann daher als die
Eigenschaften einer Strömung
entlang einem geraden Rohr aufweisend angesehen werden. Die Strömung ist
normalerweise turbulent, wenngleich entsprechend bekannter Pipeline-Hydraulik in der
Nähe einer
festen Grenze, d. h. der Innenwand der Verrohrung, eine dünne laminare
Schicht vorhanden ist. Für
geringere Strömungsgeschwindigkeiten kann
die Strömung
laminar sein. In beiden Fällen
hat das axiale Geschwindigkeitsprofil in einer geraden Strömung in
einer Verrohrung im Zentrum der Verrohrung ein Maximum, wobei geringere
Geschwindigkeiten angrenzend an die Wände auftreten.
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Eine
Wirkung der Drallströmung
besteht darin, dass das axiale Geschwindigkeitsprofil der Strömung über die
Verrohrung gleichmäßiger oder "stumpfer" wird, wobei die
Strömungsgeschwindigkeit
in der Nähe
der Verrohrungswand höher
ist als sie es bei einer ähnlichen
Strömung
in einer geraden Quellenförderungsverrohrung
wäre. Die
Strömung
im Zentrum der Verrohrung ist geringer als sie es im Fall einer
geraden Verrohrung wäre.
Wegen des stumpferen Geschwindigkeitsprofils wirkt das in der Verrohrung
strömende
Fluid in der Art eines Kolbens. Dies tendiert dazu, die Ansammlung
von Wasser oder anderen dichten Fluiden an niedrigen Punk ten der
Verrohrung (aufwärts
konkaven U-Biegungen) und die Ansammlung von Gas an hohen Punkten
(aufwärts konvexen
U-Biegungen) zu
verringern.
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Ein
weiterer Hauptvorteil einer Drallströmung besteht in der Förderung
der Durchmischung in einer Mehrphasenströmung. In einer Quellenförderungsverrohrung
neigen Gas, flüssiger
Kohlenwasserstoff und Wasser zur Vermischung, so dass die Tendenz zur
Ansammlung von Flüssigkeiten
entlang der Verrohrung verringert wird. Die bessere Vermischung und
die höheren
Strömungsgeschwindigkeiten
in der Nähe
der Wand verringern auch die Gelegenheiten für die Sedimentation von Feststoffen
an niedrigen Punkten entlang der Quelle oder für das Ausfällen von Mineralien.
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Dies
ist auch in höheren
Abschnitten der Quelle wichtig, wo sich Blasen vereinigen können. Die
Mischungswirkungen einer Drallströmung können die Phasenmischung verbessern
und die Bildung großer
Blasen verhindern. Die Förderung
der Drallströmung
ist in steilen Quellen, beispielsweise vertikalen Quellen oder unter
45° zur
Horizontalen geneigten Quellen, und nicht nur in horizontalen Quellenabschnitten
vorteilhaft.
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In
dem Maße,
in dem sich die Bestandteile einer Mehrphasen-Fluidströmung nicht mischen, wenn das
Fluid axial entlang der Verrohrung gemäß dieser Erfindung strömt, werden
die dichteren Komponenten jedoch dazu tendieren, um die Verrohrung in
der Nähe
der Wand umzulaufen, wobei weniger dichte Komponenten näher zum
Zentrum umlaufen. Dieses "Zentrifugenphänomen" hilft beim Verringern der
Ansammlung beispielsweise von Wasser an niedrigen Punkten der Verrohrung und
beim Verringern der Ansammlung von Gasen an hohen Punkten.
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Es
wird angenommen, dass diese drei Faktoren (stumpferes Geschwindigkeitsprofil,
verbesserte Mischung und "Zentrifugenwirkung") alle zu verbesserten
Strömungseigenschaften
mit einer Mehrphasen-Drallströmung
beitragen.
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Die
hier erörterte
Quellenförderungsverrohrung
weist eine beliebige Mehrphasen-Übertragungsverrohrung
auf. In Zusammenhang mit der Ölförderung
umfasst sie unter anderem die Verrohrung unterhalb eines Quellenkopfs,
jegliche Oberflächen-Fließleitungen,
Steigrohre und jegliche Verrohrungen für den Transport und/oder die
Verarbeitung von Mehrphasenpetroleum.
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Verschiedene
Mittel sind bekannt, um eine Drallströmung entlang einer Verrohrung
oder Verschlauchung einzuleiten. In
WO
00/38591 sind schraubenförmige Grate oder Rillen in
der Wand der Verrohrung oder Verschlauchung oder Führungsflügel, die
sich von der Wand nach innen erstrecken, vorgeschlagen. Dies wird
jedoch nicht als eine optimale Lösung
angesehen, weil solche Vorrichtungen selbst Hindernisse bilden können oder
Stagnationsbereiche erzeugen können,
an denen sich Material ansammeln kann. Zusätzlich würde das Verhältnis zwischen
dem befeuchteten Umkreis und der Querschnittsfläche der Verrohrung durch das
Bereitstellen von Graten, Rillen, Flügeln usw. vergrößert werden. Dies
kann zu einem erhöhten
Strömungswiderstand und
zu einem Druckverlust oder umgekehrt zu einer Verringerung der Strömung für einen
gegebenen Kopf führen.
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Ferner
haben Experimente gezeigt, dass Grate, Rillen oder Flügel dieses
Typs nur eine Wirkung auf die Strömung in der Nähe der Wand
des Rohrs haben, es sei denn, dass die Reynolds-Zahl sehr niedrig
ist. Es kann notwendig sein, ein langes Rohr bereitzustellen, um
sicher zu sein, dass die Strömung über die
gesamte Breite des Rohrs verdrallt ist. Ein Drall im Zentrum des
Rohrs wird nur durch eine Diffusionsübertragung von Impuls von der Strömung an
der Wand des Rohrs erreicht, wobei die Grate, Rillen oder Flügel die
Mischung zwischen Fluid in der Nähe
der Wand des Rohrs und Fluid am Zentrum des Rohrs nicht erleichtern.
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Eine
weitere Möglichkeit
würde darin
bestehen, dass die Verrohrung einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist,
der verdrillt ist. Eine Abweichung von der Kreisförmigkeit
erhöht
jedoch das Verhältnis
des befeuchteten Umkreises zur Querschnittsfläche, was unerwünscht ist.
Ferner ist dies keine wirksame Platzverwendung.
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Dementsprechend
folgt die Mittellinie der Verrohrung gemäß der Erfindung einer im Wesentlichen
schraubenförmigen
Bahnkurve.
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Gemäß den vorstehend
erwähnten
möglichen
Ausführungsformen,
bei denen Rillen oder Grate oder nicht kreisförmige Querschnitte verwendet werden,
ist dort, wo die Verrohrung im Wesentlichen gerade ist, auch die
Mittelachse der Verrohrung gerade. Die Verwendung einer Verrohrung
mit einer schraubenförmigen
Mittelachse induziert einen Drall und erleichtert die Mischung zwischen
dem Fluid in der Nähe
der Verrohrungswand und im Kern in einer besseren Weise als dort,
wo schraubenförmige
Rillen oder Grate in der Verroh rung mit einer geraden Mittelachse
verwendet werden. Im Fall einer Verrohrung mit einer schraubenförmigen Mittelachse
gibt es eine räumliche
Reorganisation von Wirbelstrukturen, was zur Bewegung des Kerns
oder von Kernen der axialen Strömung über den
Querschnitt des Verrohrungsabschnitts führt, wodurch eine Vermischung über den Querschnitt
gefördert
wird. Der Drall unterbindet die Entwicklung von Stagnations- und
Strömungstrennungsbereichen
und stabilisiert Strömungen
und führt,
wie vorstehend erwähnt
wurde, zu der "Zentrifugenwirkung".
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Falls
die Mittelachse der Verrohrung überdies
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
einer im Wesentlichen schraubenförmigen
Bahnkurve folgt, kann die Verrohrung einen kreisförmigen Querschnitt
und damit ein kleines Verhältnis
zwischen dem befeuchteten Umkreis und der Querschnittsfläche aufweisen,
wobei sich keine Behinderungen der Strömung ergeben. Die Verrohrung
hat noch die notwendigen Eigenschaften für das Induzieren einer schraubenförmigen Strömung oder
einer Drallströmung.
Es kann jedoch Umstände
geben, in denen es erwünscht
ist, dass eine Verrohrung mit einer schraubenförmigen Mittelachse einen nicht
kreisförmigen Querschnitt
aufweist.
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Eine
Quellenförderungsverrohrung
passt normalerweise in ein Außengehäuse. Die
Verrohrung muss daher eine Überstreichungsbreite
belegen, die kleiner oder gleich dem Innendurchmesser des Außengehäuses ist.
Im Fall der bevorzugten schraubenförmigen Verrohrung (d. h. einer
Verrohrung, bei der die Mittelachse einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahnkurve
folgt) ist die Querschnittsfläche,
die für
die Fluidströmung
verfügbar
ist, entsprechend klein, falls die Schraubenlinie eine große Amplitude
aufweisen soll. Es ist daher bevorzugt, dass die Amplitude der Schraubenlinie
ausreichend groß ist,
um eine Drallströmung
zu induzieren, jedoch ausreichend klein ist, damit die Verrohrung
so viel wie möglich
des verfügbaren
Querschnitts belegt. Eine Optimierung der Amplitude, um das erste
dieser Kriterien zu erfüllen,
hängt von
Faktoren, wie der Viskosität,
der Dichte und der Geschwindigkeit des Fluids, ab.
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In
dieser Beschreibung bezieht sich die Amplitude der Schraubenlinie
auf das Ausmaß des
Versatzes von einer Mittelposition zu einem seitlichen Extremwert.
So beträgt
im Fall einer Verrohrung mit einer schraubenförmigen Mittelachse die Amplitude die
Hälfte
der vollen seitlichen Breite der schraubenförmigen Mittelachse.
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Gemäß der Erfindung
ist die Amplitude der Schraubenlinie kleiner oder gleich einer Hälfte des
Innendurchmessers der Verrohrung. Unter diesen Umständen gibt
es eine "Sichtlinie" entlang dem Hohlraum
der Verrohrung, wobei sich dies von dem Fall einer Korkenzieherkonfiguration
unterscheidet, wo die Schraubenlinie im Wesentlichen um einen Kern (entweder
fest oder "virtuell" mit einem Luftkern)
gewickelt ist. Es wurde herausgefunden, dass die Strömung an
der Sichtlinie im Allgemeinen einen Drallbestandteil aufweist, wenngleich
sie möglicherweise
einem geraden Weg folgen könnte.
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Für die Zwecke
dieser Beschreibung wird der Begriff "relative Amplitude" einer schraubenförmigen Verrohrung als die durch
den Innendurchmesser dividierte Amplitude angesehen. So bedeutet
dies gemäß den bevorzugten
Ausführungsformen,
bei denen die Amplitude der schraubenförmigen Verrohrung kleiner oder
gleich einer Hälfte
des Innendurchmessers der Verrohrung ist, dass die relative Amplitude
kleiner oder gleich 0,5 ist. Relative Amplituden kleiner oder gleich
0,45, 0,40, 0,35, 0,30, 0,25, 0,20, 0,15, 0,1 oder 0,05 können bevorzugt
sein. Kleinere relative Amplituden bieten eine bessere Verwendung des
verfügbaren
seitlichen Raums, so dass es im Fall einer schraubenförmigen Verrohrung
in einem zylindrischen Außengehäuse weniger
ungenutzten Raum zwischen der Verrohrung und dem Außengehäuse gibt.
Kleinere relative Amplituden führen
auch zu einer breiteren "Sichtlinie", wodurch mehr Platz
für das Einführen von
Druckmesseinrichtungen oder anderen Geräten entlang dem Hohlraum der
Verrohrung bereitgestellt wird. Bei höheren Reynolds-Zahlen können kleinere
relative Amplituden verwendet werden, während eine Drallströmung in
einem zufrieden stellenden Ausmaß induziert wird. Dies bedeutet
im Allgemeinen, dass bei einem gegebenen Innendurchmesser der Verrohrung,
wenn eine hohe Strömungsrate
gegeben ist, eine niedrige relative Amplitude verwendet werden kann,
welche jedoch ausreicht, um eine Drallströmung zu induzieren.
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Der
Winkel der Schraubenlinie ist auch ein relevanter Faktor beim Ausgleich
zwischen den Raumbeschränkungen
an einem Quellenförderungsstrang
und dem Wunsch, eine große
Querschnittsfläche
für die
Strömung
zur Verfügung
stehen zu haben. Der Steigungswinkel ist vorzugsweise kleiner oder gleich
65°, bevorzugter
kleiner oder gleich 55°,
45°, 35°, 25°, 20°, 15°, 10° oder 5°. Wie bei
relativen Amplituden kann der Steigungswinkel entsprechend den Bedingungen
Viskosität,
Dichte und Geschwindigkeit des Fluids optimiert werden.
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Allgemein
ausgedrückt,
kann für
höhere Reynolds-Zahlen
der Steigungswinkel kleiner sein, während eine zufrieden stellende
Drallströmung
erreicht wird, während
bei niedrigeren Reynolds-Zahlen ein höherer Steigungswinkel erforderlich
ist, um einen zufrieden stellenden Drall zu erzeugen. Die Verwendung
höherer
Steigungswinkel für
schnellere Strömungen
(höhere
Reynolds-Zahlen) ist im Allgemeinen unerwünscht, weil es sich in der
Nähe der Wand
befindende Taschen stagnierenden Fluids geben kann. Daher wird für eine gegebene
Reynolds-Zahl (oder einen gegebenen Bereich von Reynolds-Zahlen)
der Steigungswinkel vorzugsweise so klein wie möglich gewählt, um einen zufrieden stellenden
Drall zu erzeugen. Gemäß bestimmten
Ausführungsformen
ist der Steigungswinkel kleiner als 20°.
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Im
Allgemeinen weist die Verrohrung mehrere Windungen der Schraubenlinie
auf. Wiederholte Windungen der Schraubenlinie entlang der Verrohrung
neigen dazu, das Beibehalten der Drallströmung zu gewährleisten. Selbst wenn ein
gerader Abschnitt des Rohrs stromabwärts eines einen schraubenförmigen Drall
induzierenden Bereichs bereitgestellt wird, kann jedoch eine gewisse
Strecke erforderlich sein, damit die Drallströmung abebbt, so dass es als
Alternative zur Ausbildung des gesamten Rohrs als ein schraubenförmiger Abschnitt
möglich wäre, eine
Anzahl getrennter Stücke
der schraubenförmigen
Verrohrung oder Verschlauchung entlang dem Rohr bereitzustellen.
Diese Bereiche würden dann
als "Repeater" wirken. Jeder Abschnitt
induziert eine Drallströmung
in dem durch ihn hindurchtretenden Fluid, diese Drallströmung neigt
jedoch dazu, abzuebben, wenn das Fluid entlang dem geraden Rohr strömt. Das
Bereitstellen einer Anzahl von "Repeatern" ermöglicht das
Wiederherstellen der Drallströmung
mit den damit verbundenen Vorteilen.
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Ähnlich können schraubenförmige Abschnitte
vor Rohrverbindungen (wie Ellenbogenbiegungen, T- oder Y-Verbindungen, Ventilen
und dergleichen) bereitgestellt werden, so dass eine Drallströmung erzeugt
wird, bevor die Strömung
diese Verbindungen erreicht.
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Rohrstücke werden
normalerweise entlang ihrer Länge
mit im Wesentlichen der gleichen relativen Amplitude und im Wesentlichen
dem gleichen Steigungswinkel hergestellt. Es kann kleine Variationen
geben, wenn die Verrohrung verlegt wird oder verwendet wird, welche
durch Dehnung oder Kontraktion der Verrohrung durch eine Zugbelastung oder
durch eine Torsionsbelastung hervorgerufen werden. Es kann jedoch
Umstände
geben, in denen die Verrohrung einen veränderlichen Steigungswinkel
und/oder eine veränderliche
relative Amplitude aufweist, entweder um Raumbeschränkungen
Rechnung zu tragen oder um die Strömungsbedingungen zu optimieren.
Aus Gründen
der Vereinfachung der Herstellung ist es bevorzugt, dass die Verrohrung über ihre
Länge eine
im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche aufweist. Wiederum kann
es Variationen bei der Verwendung geben, welche durch auf die Verrohrung
ausgeübte
Belastungen hervorgerufen werden.
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Ähnlich können erhebliche
Vorteile erreicht werden, indem die in der maschinellen Ausstattung für Herzoperationen
verwendete Verschlauchung so gebildet wird, wie vorstehend erwähnt wurde,
so dass das in dem Schlauch fließende Fluid in einer Drallströmung fließt. Die
Zentrifugenwirkung bedeutet, dass Luft- oder Sauerstoffblasen in
dem Blut dazu neigen, in der Nähe
des Zentrums der Verschlauchung zu bleiben, statt sich an höheren Punkten
der Verschlauchung anzusammeln, was möglicherweise zu Blockaden führen könnte. Die
Blasen werden demgemäß entlang
der Verschlauchung mitgeführt und
können
an Blasenfallen entfernt werden, wie vorstehend erörtert wurde.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun beispielhaft mit Bezug auf die anliegende
Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer weit reichenden horizontalen Quelle für die Kohlenwasserstoffextraktion
gemäß dem Stand
der Technik,
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2 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils der Quelle aus 1,
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3 eine 2 ähnliche
Ansicht, worin jedoch die Verwendung der Verrohrung in einer Quelle gemäß der Erfindung
dargestellt ist,
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4 eine
Draufsicht einer Verrohrung, die in einem Experiment verwendet wird
und dafür
ausgelegt ist, eine Drallströmung
gemäß der Erfindung zu
induzieren, und
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5 eine 4 ähnliche
Ansicht, worin jedoch ein anderes Experiment dargestellt ist.
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Wenngleich
sich die folgende Beschreibung auf die Verwendung einer Mehrphasen-Drallströmung in
Zusammenhang mit der Kohlenwasserstoffextraktion konzentriert, wird
verständlich
sein, dass die von der Mehrphasen-Drallströmung bereitge stellten Vorteile
auch in vielen anderen Situationen erhalten werden können, in
denen eine Mehrphasenströmung
auftritt.
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Die 1 und 2 zeigen
die Verwendung einer weit reichenden horizontalen Quelle für die Kohlenwasserstoffextraktion
gemäß einem
bekannten Verfahren. Ein Quellenförderungsstrang 50 dringt vertikal
von einem Bohrkopf 52 in den Boden ein und biegt an der
erforderlichen Tiefe zu einer im Wesentlichen horizontalen Orientierung
ab. Die Formation, in die der Quellenstrang gebohrt wird, weist
eine Lagerstättenformation 54 auf,
die durch Verwerfungen 56 in verschiedene Zonen getrennt
ist. Die Lagerstättenformation
weist eine flüssige
Kohlenwasserstoffschicht 60 auf, die auf einer Wasserschicht 62 ruht.
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Der
Quellenförderungsstrang 50 weist
mit Perforationen 66 (siehe 2) versehene
Abschnitte auf, welche den Eintritt von Fluiden in den Quellenförderungsstrang
in der durch Pfeile 64 dargestellten Richtung ermöglichen.
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Ein
bekannter Prozess für
das Bohren einer solchen Quelle ist der folgende: Ein erster Abschnitt wird
bis zu einer spezifischen Tiefe gebohrt, und ein erster Außengehäuseabschnitt
wird das Bohrloch hinab gefahren und an seinem Ort zementiert. Der nächste Abschnitt
der Quelle wird gebohrt, und ein anderer Gehäuseabschnitt wird den zuvor
installierten Abschnitt hinab vorgeschoben und auch an seinem Ort
zementiert. Der Prozess wird fortgesetzt, so dass die Durchmesser
nachfolgender Außengehäuseabschnitte
abnehmen, wenn die Länge
der Quelle zunimmt. Schließlich
wird die gewünschte
Gesamtlänge
der Quelle gebohrt und durch Außenge häuseabschnitte
umgeben.
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Eine
Verrohrung 68 mit entsprechend der Geologie der Stelle
an geeigneten Punkten bereitgestellten Perforationsbohrern 70 wird
das Bohrloch hinab eingeführt.
Die Perforationsbohrer werden in Gang gesetzt, wodurch die Perforationen 66 durch das
Außengehäuse 72 erzeugt
werden. Dies ermöglicht
es, dass flüssiger
Kohlenwasserstoff von der Lagerstätte 60 durch die Perforationen 66 hindurchtritt und
in den Quellenförderungsstrang 50 eintritt.
Das Fluid in der Quelle besteht gewöhnlich aus einer Mischung von
Gas, Öl
und Wasser. Das Mehrphasenfluid strömt entlang dem Quellenförderungsstrang 50 zur
Oberfläche.
Wie in 2 dargestellt ist, ist der horizontale Abschnitt
der Quelle nicht vollkommen horizontal und weist eine Reihe leichter
U-Biegungen auf, die sowohl nach oben konkav als auch nach oben
konvex sind.
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2 zeigt
eine Wasseransammlung 74, die sich in einer nach oben konkaven
U-Biegung gesammelt hat. Schließlich
wird hierdurch die U-Biegung gefüllt
und eine Blockade hervorgerufen, welche die Strömung entlang der Quelle blockiert.
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Wie
vorstehend erwähnt
wurde, kann dieses Problem vermieden werden, indem das Fluid in
dem Strang in eine Drallströmung
versetzt wird, wodurch verhindert wird, dass sich Gas und Wasser
in dem Strang ansammeln. Die Merkmale der Drallströmung und
ein bestimmter Weg zum Erreichen einer Drallströmung werden nun mit Bezug auf
die 4 und 5 erörtert.
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Die
in 4 dargestellte Verrohrung 1 hat einen
kreisförmigen
Querschnitt, einen Außendurchmesser
DE, einen Innendurchmesser DI und
eine Wanddicke T. Die Verrohrung ist zu einer Schraubenlinie mit
einer konstanten Amplitude A (vom Mittelwert zum Extremwert gemessen),
einer konstanten Teilung P, einem konstanten Steigungswinkel θ und einer Überstreichungsbreite
W gewunden. Die Verrohrung 1 ist in einer gedachten Einhüllenden 20 enthalten,
die sich in Längsrichtung
erstreckt und eine Breite aufweist, die gleich der Überstreichungsbreite W
der Schraubenlinie ist. Die Einhüllende 20 kann
als eine zentrale Längsachse 30 aufweisend
angesehen werden, welche auch als eine Schraubendrehachse bezeichnet
werden kann. Die dargestellte Verrohrung 1 weist eine gerade
Achse 30 auf, es ist jedoch zu verstehen, dass bei einer
Quellenförderungsverrohrung
die Mittelachse häufig
einen großen
Krümmungsradius
aufweist (wodurch die U-Biegungen erzeugt werden). Die Verrohrung
hat eine Mittelachse 40, die einer schraubenförmigen Bahnkurve
um die zentrale Längsachse 30 folgt.
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Es
wird verständlich
sein, dass die Amplitude A kleiner als die Hälfte des Innendurchmessers
DI der Verrohrung ist. Indem die Amplitude
unterhalb dieser Größe gehalten
wird, können
der von der Verrohrung belegte seitliche Raum und die Gesamtlänge der
Verrohrung verhältnismäßig klein
gehalten werden, während
gleichzeitig die schraubenförmige
Konfiguration der Verrohrung eine Drallströmung von Fluid entlang der
Verrohrung fördert.
Hierdurch wird auch ein verhältnismäßig breiter
Hohlraum entlang der Verrohrung bereitgestellt, der es ermöglicht,
dass Instrumente, Geräte
und dergleichen die Verrohrung hinab weitergegeben werden.
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BEISPIEL 1
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Experimente
wurden unter Verwendung einer Polyvinylchioridverrohrung mit einem
kreisförmigen
Querschnitt ausgeführt.
In Bezug auf die in
4 dargestellten Parameter hatte
die Verrohrung einen Außendurchmesser
D
E von 12 mm, einen Innendurchmesser D
I von 8 mm und eine Wanddicke T von 2 mm.
Die Verrohrung war zu einer Schraubenlinie mit einer Teilung P von
45 mm und einem Steigungswinkel θ von
8° gewunden.
Die Amplitude A wurde festgelegt, indem die Verrohrung zwischen
zwei gerade Kanten gelegt wurde und der Abstand zwischen den geraden
Kanten gemessen wurde. Die Amplitude wurde durch Subtrahieren des
Außendurchmessers
D
E von der Überstreichungsbreite W bestimmt:
2A = W – DE so dass sich ergibt:
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In
diesem Beispiel betrug die Überstreichungsbreite
W 14 mm, so dass gilt:
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Wie
zuvor erörtert
wurde, ist die "relative
Amplitude" A
R definiert als:
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Im
Fall dieses Beispiels gilt daher:
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Wasser
wurde entlang dem Rohr geführt. Zum
Beobachten der Strömungseigenschaften
wurden zwei radial durch die Rohrwand hindurchtretende Nadeln 80 und 82 verwendet,
um sichtbaren Farbstoff in die Strömung einzubringen. Die Injektionsstellen
lagen in der Nähe
der Mittelachse 30, d. h. am "Kern" der
Strömung.
Eine Nadel 80 injizierte rote Tinte, und die andere Nadel 82 injizierte
blaue Tinte. Wie in 4 dargestellt ist, verschlingen
sich die Tintenfäden 84 und 86,
was darauf hinweist, dass sich in dem Kern eine Drallströmung, d.
h. eine Strömung, die
im Wesentlichen schraubenförmig
ist, befindet. Das in 4 dargestellte Experiment wurde
bei einer Reynolds-Zahl RE von 500 ausgeführt. Bei
zwei weiteren Experimenten, bei denen jeweils Reynolds-Zahlen von
250 und 100 verwendet wurden, wurde auch eine Drall-Kernströmung beobachtet.
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BEISPIEL 2
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Die
Parameter dieses Beispiels glichen jenen in Beispiel 1, abgesehen
davon, dass die Nadeln 80 und 82 dafür eingerichtet
waren, die Tintenfäden 84 und 86 in
der Nähe
der Wand der Verrohrung freizugeben. 5 zeigt
die Ergebnisse von zwei Experimenten mit einer Tintenfreigabe in
der Nähe
der Wand mit jeweiligen Reynolds-Zahlen RE von
500 und 250. Es wird ersichtlich sein, dass die Tintenfäden in beiden
Fällen
der schraubenförmigen
Verrohrungsgeometrie folgen, wodurch ein Drall in der Nähe der Wand
angegeben wird. Ferner wird das Mischen der Tintenfäden mit
Wasser gefördert.
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BEISPIEL 3
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In
einer getrennten Untersuchung wurde die Strömung in einem geraden Rohr
mit einem Innendurchmesser von 8 mm mit jener in einem schraubenförmigen Rohr
mit einem Innendurchmesser von 8 mm verglichen, wobei die relative
Amplitude AR 0,45 betrug. In beiden Fällen betrug
die Reynolds-Zahl
500, und 0,2 ml Indikator wurden als ein Bolus durch ein dünnes Rohr
am stromaufwärts
gelegenen Ende injiziert. Die Strömungen wurden zusammen mit
einer Digitaluhr photographiert, um die verstrichene Zeit nach der
Injektion des Indikators anzugeben. Die Indikatorfront erreichte
das stromabwärts
gelegene Ende des geraden Rohrs früher als beim schraubenförmigen Rohr
und löste
sich beim geraden Rohr später
von den Wänden
als beim schraubenförmigen
Rohr. Überdies
bewegte sich der Indikator im schraubenförmigen Rohr in einer kompakteren
Masse als im geraden Rohr. All diese Ergebnisse implizieren, dass
im schraubenförmigen Rohr
eine Mischung über
den Rohrquerschnitt und eine Abstumpfung des Geschwindigkeitsprofils
auftraten.
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BEISPIEL 4
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Die
Experimente dieses Beispiels beinhalteten einen Vergleich mehrphasiger
Strömungen
in einer schraubenförmigen
Verrohrung mit jenen in einer Verrohrung mit einer Mittellinie,
die einem im Wesentlichen sinusförmigen
Weg in einer einzigen Ebene folgt. Im Fall der schraubenförmigen Verrohrung (dreidimensional,
d. h. 3D-Verrohrung) betrugen der In nendurchmesser 8 mm, der Außendurchmesser
12 mm und die Überstreichungsbreite
17 mm, so dass sich eine relative Amplitude von 0,3125 ergab. Die Teilung
betrug 90 mm. Im Fall der planaren, wellenförmigen Verrohrung (zweidimensional,
d. h. 2D-Verrohrung) betrugen der Innendurchmesser 8 mm, der Außendurchmesser
12 mm und die in der Ebene der Wellenform gemessene Überstreichungsbreite
17 mm. Die Teilung betrug 80 mm, so dass sie von jener im Fall der
3D-Verrohrung nicht erheblich verschieden war. Die 2D-Verrohrung
wurde mit ihrer im Wesentlichen sinusförmigen Mittellinie in einer
vertikalen Ebene gehalten, wodurch im Wesentlichen aufwärts konvexe
und konkave U-Biegungen erzeugt wurden.
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Sowohl
das 3D-Rohr als auch das 2D-Rohr wiesen eine Länge von etwa 400 mm auf, so
dass sich in jedem Fall 4 bis 5 Teilungen ergaben. Mit beiden Rohren
wurden Untersuchungen mit Wasserströmungen von 450 und 900 ml pro
Minute (Reynolds-Zahl 1200 bzw. 2400) ausgeführt. Eine Nadel wurde verwendet,
um in allen Fällen
eine Luftströmung
bei einer Rate von 3 ml pro Minute, d. h. 0,66% der Wasserströmung im
Fall mit 450 ml pro Minute und 0,33% im Fall mit 900 ml pro Minute,
einzubringen. Die Luft kam von einer Druckluftleitung und wurde
gerade stromaufwärts
des Beginns der jeweiligen 3D- und 2D-Geometrien in die Rohre injiziert.
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Im
Fall des Experiments mit der 3D-Verrohrung bei der Reynolds-Zahl
1200 wiesen die Luftblasen eine Größe von etwa 2–3 mm auf
und liefen schnell entlang dem Rohr. Bei der Reynolds-Zahl 2400
waren die Blasen größer, etwa
5–7 mm,
sie bewegten sich jedoch weiter entlang dem Rohr und wiesen keine
Tendenz auf, haften zu bleiben.
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Im
Fall der 2D-Verrohrung bei Reynolds-Zahlen von 1200 und 2400 waren
die Blasen groß,
etwa 3–5
mm, und neigten dazu, in den aufwärts konvexen Kurven (von außerhalb
der Verrohrung betrachtet) zu haften.
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Das
Experiment zeigt, dass bei einer Mehrphasenströmung das weniger dichte Fluid
entlang der 3D-Verrohrung übertragen
wird, während
bei einer entsprechenden 2D-Verrohrung das weniger dichte Fluid
dazu neigt, sich in den höheren
Teilen der Verrohrung anzusammeln.
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3 zeigt
eine Quelle mit einer Quellenförderungsverrohrung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Die Verrohrung ist schraubenförmig, und die schraubenförmige Konfiguration
bewirkt einen Drall (oder eine im Wesentlichen schraubenförmige Strömung) entlang
der Verrohrung. Wie zuvor beschrieben wurde, hat diese Strömung eine
Zentrifugenwirkung auf das Fluid in dem Rohr, so dass dichteres
Material einer schraubenförmigen
Bahnkurve entlang der Innenseite der Wand des Rohrs folgt und weniger
dichtes Material entlang der Mittellinie des Rohrs fließt. Dies
neigt dazu, zu verhindern, dass sich Wasseransammlungen in den aufwärts konkaven
U-Biegungen der Quelle bilden, wodurch die Wahrscheinlichkeit von
Blockierungen erheblich verringert wird. Die Verrohrung neigt auch
dazu, die Ansammlung von Gastaschen in den aufwärts konvexen U-Biegungen zu verhindern, wodurch
wiederum die Wahrscheinlichkeit von Blockierungen verringert wird.
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Ein
weiteres Problem, das bei Mehrphasenströmungen während der Kohlenwasserstoffextraktion
auftreten kann, besteht in einer "Gasblasenbildung". Dieses tritt auf, wenn sich Gas an
den Wänden
des Rohrs in einem solchen Maße
ansammelt, dass die Strömung
blockiert wird. Falls sich das Gas plötzlich von den Wänden löst, wodurch
die Blockierung entfernt wird, beginnt die Strömung sehr plötzlich wieder,
was zu Impulsbelastungen auf das Rohr und zu einer möglichen
Beschädigung
des Rohrs und zugehöriger
Geräte
führt. Ölförderplattformen
werden routinemäßig für erhöhte Belastungen
ausgelegt, um diesen Belastungen Rechnung zu tragen.
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Dieses
Problem kann auch durch die Verwendung einer Drallströmung vermieden
werden. Wie vorstehend erwähnt
wurde, tendieren bei der Mehrphasen-Drallströmung die weniger dichten Fluide
(wie Gase) gegen das Zentrum des Rohrs und werden so von den Wänden abgehalten.
Sie können sich
nicht in einem solchen Maße
ansammeln, dass sie die Strömung
blockieren.
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Ein ähnlicher
Vorteil wird mit der vorstehend erwähnten Blutflussverschlauchung
erhalten. Weil die Luft- und Sauerstoffblasen dazu neigen, in der Nähe des Zentrums
der Verrohrung zu bleiben, werden sie mit dem Rest der Strömung mitgeführt und sammeln
sich nicht an und blockieren die Strömung nicht.
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Durch
die Tatsache, dass Gasblasen (oder tatsächlich jeder weniger dichte
Anteil) gegen das Zentrum des schraubenförmigen Rohrs tendieren, werden
weitere Vorteile in Bezug auf die Verringerung des Gasanteils der
Strömung
bereitgestellt.
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Bei
einer Gas/Flüssigkeits-Mehrphasenströmung in
einem schraubenförmigen
Rohr wurde herausgefunden, dass das Gas eine sehr kleine Querschnittsfläche im Zentrum
des Rohrs belegt. Verglichen mit einem geraden Rohr ist die Konzentration von
Gas über
den Querschnitt (in der Ölindustrie
gewöhnlich
als "Schnitt" bezeichnet) verringert,
und diese Verringerung kann bis zu zwanzig oder dreißig Prozent
betragen. (Es sei bemerkt, dass die Gasströmungsrate in beiden Rohren
gleich ist, wobei die Gasströmung
in dem schraubenförmigen
Rohr schneller ist als in dem geraden Rohr, um die kleinere Querschnittsfläche zu kompensieren.)
Diese Verringerung der Gaskonzentration kann beispielsweise bei
Pumpen sehr vorteilhaft sein. Pumpen für Flüssigkeiten sind normalerweise
nicht dafür
ausgelegt, einer Mehrphasenströmung
Rechnung zu tragen, und sie funktionieren gewöhnlich bei höheren Gaskonzentrationen
nicht gut. Durch eine Verringerung der Gaskonzentration in der Strömung durch
die Verwendung eines schraubenförmigen
Rohrs in dieser Weise wird die Wirksamkeit der Pumpe verbessert.
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Eine
Verringerung der Gaskonzentration kann auch in anderen Situationen
vorteilhaft sein, in denen die Strömung durch ein Verbindungsstück laufen
muss, das besser mit einer einphasigen Strömung funktioniert. Ein schraubenförmiger Abschnitt könnte stromaufwärts des
Verbindungsstücks
bereitgestellt werden, um zu gewährleisten,
dass sich das Fluid, welches das Verbindungsstück erreicht, in einem Drallströmungszustand
befindet, wobei die Gaskonzentration in der Strömung verringert ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Wirkung, die mit einer Mehrphasen-Drallströmung erreicht
wird, ist eine Verringerung des Druckabfalls, wobei in Experimenten
mit vertikalen Roh ren Verringerungen von etwa zehn und zwanzig Prozent
im Vergleich mit dem Druckabfall in einem geraden Rohr erreicht
wurden. Eine Verringerung des Druckabfalls würde auch eine verstärkte Strömung für die gleiche
Druckdifferenz ermöglichen
und damit die Energiemenge verringern, die benötigt wird, um ein Fluid zu
pumpen.
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Wenngleich
sich die vorstehende Beschreibung insbesondere auf die Vorteile
konzentriert hat, die bei der Kohlenwasserstoffextraktion und bei
einer Blutflussverschlauchung erhalten werden können, wird verständlich sein,
dass die Verrohrung und Verschlauchung gemäß der Erfindung auch auf jede
beliebige Mehrphasenströmung
angewendet werden können,
um die vorstehend beschriebenen Vorteile der Drallströmung zu
erhalten. Insbesondere ist die Vermeidung von Gravitationseffekten
in der Art einer Phasentrennung bei dem Transport von Schlämmen und
Aufschlämmungen
von Festkörpern
in Flüssigkeiten,
welche häufig
bei der Nahrungsmittelverarbeitung vorgefunden werden, und beim
Transport von Aufschlämmungen
bzw. Suspensionen von Pudern bzw. Pulvern in Gas, welche häufig bei
der pharmazeutischen Herstellung und Verarbeitung vorgefunden werden,
besonders relevant.
