Hidrológiai Közlöny 1973 (53. évfolyam)
11. szám - Dr. Karácsonyi Sándor: Kutak és kapcsolódó vízművek gázosságának problémája
Dr. Karácsonyi S.: Kutak és kapcsolódó vízművek Hidrológiai Közlöny 1973. 11. sz. 477 egyformák, a folyadék-gáz határvonalon a meniszkusz eltűnik. A nyomásemelkedés a gázkeverék mind nagyobb és nagyobb mértékű kondenzálódását váltja ki. Ha a nyomás csökken, mind nagyobb mennyiségű folyadék megy át a gázfázisba, míg végül is az egész folyadék el nem párolog. A fázisdiagram átmeneti kétfázisú tartománya a gázkeverék összetételétől, a komponensek számától és tulajdonságától függ. A gyakorlatban általában nem a folyadéknak gázzal való telítésével, hanem a gáznak a kitermelt folyadékból való kiválásával van dolgunk. Ezért a szabad- és a folyadékban oldott gáz mennyiségéről a gázkiválásra a kútból vett minták alapján célszerű vizsgálatokat végezni. E mellett az előzőkben vázolt eredmények — melyek legnagyobbrészt a szénhidrogénkutatáshoz és -termeléshez kapcsolódnak — jól tájékoztatnak azokról a folyamatokról, amelyek a gázos folyadékot, a rétegviszonyoktól kiindulva kísérik. 4. Gázos folyadék áramlása a rétegben a) A folyadék kút felé áramlása során nyomása a rétegben a telítettségi nyomás alá süllyedhet. Ennek következtében megkezdődik a gáz kiválása a folyadékból. A gáz buborék alakjában szóródik szét és a folyadékot elhagyva a réteg magasabb része, vagy a kút felé mozog. A gázbuborékok térfogata energiatartalmuk rovására eközben kiterjed a legnagyobb pórus-méretekig, s a kőzetszemek között szükségszerű alakváltozást szenvednek (9. ábra). A buborékok mozgásánál fellépő ellenállások összegeződhetnek, ezért ha nagyon sok á buborék, ellenállásuk igen jelentékennyé válhat. Ez a jelenség, amelynél a póruscsatornákban a folyadékkal váltakozó gázbuborékok mozgása következtében többletellenállás keletkezik, az ún. Jamin-hatás. Ha a folyadékkal váltakozó gázbuborékok füzérei valamennyi póruscsatornában állandóan egymáshoz képest változatlan helyzetet foglalnának el, akkor a mozgás bizonyos körülmények között teljesen elakadhatna. A rétegben uralkodó viszonyok 9. ábra. Gázbuborék áramlása porózus kőzetben Abb. 9. Strömung der Gasblasen in porösem Gestein -§>80 | 70 & 0 20 ' 40 ' 60 80 WO Víztartalom ['/J 10. ábra. Porózus kőzet viszonylagos áteresztőképessége viz és gáz áramlása esetén Abb. 10. Verhältnismässige Durchlässigkeit des porösen Gesteins bei Wasser- und Gasströmung között azonban a folyadék és a gáz egymáshoz képest való elhelyezkedésének állandóságát nem lehet megőrizni. Ezek a viszkozitás és sűrűség tekintetében annyira különböznek, hogy ezért a gáz mindig megelőzi a folyadékot és a nehézségi erő okozta gravitációs elválás hatása alatt utat talál magának a réteg felsőbb részei felé. A pórusokat így nem zárják el a buborékok, azonban ha az áramlásban szabad gáz is részt vesz, több-kevesebb többletellenállás lép fel, amely bizonyos mértékben fékező hatást gyakorol a folyadék mozgására. A rétegben levő gáz a folyadék kút felé mozgására is hatással van. Az oldott gáz rétegben történő kiválása esetén az előzőekben ismertetett Jaminhatás következik be. Gáz- és folyadék-fázis esetén a kőzetnek valamelyik fázis irányában tanúsított áteresztőképessége különbözik a kőzet abszolút fizikai áteresztőképességétől. A kísérletek azt mutatják, hogy a kőzetnek valamely olyan közeggel szemben tanúsított áteresztőképessége, amely nem teljesen telíti a kőzetet, mindig kisebb az abszolút áteresztőképességnél és szoros kapcsolatban áll a kőzet gáz-, vagy víztartalmával. A 10. ábra a homok gázzal és vízzel szemben tanúsított viszonylagos áteresztőképessége (az abszolút áteresztőképesség százalékában) és víztartalma (a teljes pórustérfogat százalékában) között fennálló s kísérleti úton megállapított összefüggést mutatja. A gáztartalom növekedésénél a viszonylagos áteresztőképességek összege kv kff J +T erősen csökken, vagyis a kőzetnek két fázissal szembeni ún. effektív áteresztőképessége kisebb az egyetlen fázissal szemben tanúsított abszolút áteresztőképességnél. Ha a gáztartalom jelentős, és a gázkiválás már a rétegviszonyok között megindul, a buborékképződés, a kétfázisú áramlás is hozzájárul a gázos kutaknál gyakran tapasztalható termelékenységi ingadozáshoz. b) A kútban is a gáz, mint könnyebb összetevő, igyekszik a folyadékon keresztül törni, ezért sebessége nagyobb a folyadékénál. A gáz nemcsak a csőfalhoz viszonyítva végez mozgást, hanem a folyadékhoz viszonyítva is; a gáz „siklik" a folyadékban. Ha a folyadék és a gáz azonos sebességgel mozog, a csőkeresztmetszet területének a folyadék és a gáz által elfoglalt részei arányosak az áthaladó folyadék- és gázmennyiségek térfogatával. A gáz siklása esetén a gáz a folyadéknál gyorsabban emelkedik fel, ezért változatlan mennyiségű folyadék áthaladása mellett az nagyobb térfogatot foglal el, mint a gáz. Ily módon a keverék fajsúlya a folyadék és a gáz különböző mozgási sebessége következtében változó. Ez a változás az elnyelt gázok mennyiségétől, a gázkiválás mértékétől, a két fázis eltérő sebességű mozgásától függ. A gáz siklása mellett a nyomáscsökkenés hatására bekövetkező térfogatnövekedése miatt a sebességváltozás is jelentős. E körülmények megfelelő figyelembevétele, a hatótényezők közötti helyes összhang megteremtése a folyadék energiabevitele nélküli kiemelését segítheti elő, elsősorban azonban csak a nagyobb mélységű és gáztartalmú kutaknál. Tapasztalat
