3.3 Порядок проведення розрахунків

Розрахунки проводимо за наступною схемою:

• задаємося внутрішнім діаметром труби d_i [м], витратою нафти Q[м³/c];

визначаємо швидкість руху рідини у трубопроводі:

. (3.1)

• визначаємо число Рейнольдса

. (3.2)

де - коефіцієнт кінематичної в’язкості нафти, [м²/с]; - коефіцієнт динамічної в’язкості нафти, , [Па∙с]; - густина нафти, [кг/м³].

• визначаємо коефіцієнт гідравлічного опору труб:

ламінарний режим руху:

, ; (3.3)

турбулентний режим руху (зона гідравлічно-гладких труб):

, ; (3.4)

зона змішаного опору:

; (3.5)

зона квадратичного опору:

. (3.6)

де - еквівалентна шорсткість труб.

• обчислюємо втрати тиску на тертя:

. (3.7)

де L – довжина трубопроводу, м;

- будуємо графічні залежності:

3.4 Варіанти завдань:

Густина нафти

Коефіцієнт динамічної в'язкості нафти

Довжина трубопроводу

Коефіцієнт шорсткості матеріалу труб

Внутрішній діаметр трубопроводу

Витрата рідини

3.5 Контрольні запитання

1. Як змінюється швидкість руху рідини і тиск при зміні перерізу трубопроводу?

2. Чому тиск в кінці трубопроводу і на початку не однаковий? Чим це пояснюється?

3. Наведіть і поясніть залежність для визначення числа Рейнольдса при русі рідини.

4. За якою залежністю розраховуються втрати тиску на тертя?

5. Охарактеризуйте режими руху рідини.

Лабораторна робота № 4 моделювання процесу дроселювання при видобуванні нафти і газу

4.1 Мета роботи

Ознайомитись з процесом руху рідини і газу через дросель. Навчитись моделювати процес дроселювання та визначати його основні характеристики з використанням 3D моделювання.

4.2 Теоретичні відомості

Дроселювання природних газів - це процес розширення газу при проходженні його через дросель (місцевий гідравлічний опір), яке супроводжується зниженням тиску та зміною температури. Явище зміни температури газу при його адіабатному розширенні носить назву дросель-ефекту, або ефекту Джоуля-Томпсона. Якщо значення коефіфцієнту Джоуля-Томпсона ε_і>0 - то газ в процесі дроселювання охолоджується. У випадку, коли ε_і<0 - газ нагрівається. Коли ж ε_і=0 - температура газу в процесі дроселювання не змінюється і це значення температури називається точкою інверсії.

В більшості випадків газ в процесі дроселювання охолоджується, а рідина - нагрівається.

Штуцер - регулюючий пристрій, що забезпечує дроселювання потоку внаслідок зміни площі прохідного перерізу. Нерегульований штуцер представляє собою діафрагму або ко­ротку втулку (насадку) з малим отвором (рисунок 4.1). Регульований штуцер характеризується еквівалентним діаметром циліндричного отвору. На практиці діаметр дроселя вибирають в залежності від необхідного перепаду тиску та пропускної здатності отвору.

Рисунок 4.1 - Принципова схема встановлення дроселя у трубопроводі

Штуцер - регулюючий пристрій, що забезпечує дроселювання потоку внаслідок зміни площі прохідного перерізу. Нерегульований штуцер представляє собою діафрагму або ко­ротку втулку (насадку) з малим отвором. Регульований штуцер характеризується еквівалентним діаметром циліндричного отвору. На практиці діаметр дроселя вибирають в залежності від необхідного перепаду тиску та пропускної здатності отвору.

Дроселювання газу використовується для скраплювання і глибокого охолодження газів. Останнє здійснюється на устаткуванні низькотемпературної сепарації при промисловій підготовці газу до подальшого транспортування. Крім того, дроселювання газу застосовується при трубопровідному транспортуванні природних газів – для регулювання тиску і зміни витрати газу. Дроселювання газу може спричинити обмерзання запірних, регулювальних і вимірювальних пристроїв, а також утворення в газопроводах газових гідратів. Внаслідок дроселювання температура газу в магістральних газопроводах може опускатися нижче температури навколишнього середовища. Дроселювання використовується в осьових вентиляторах за рахунок зміни кута нахилу лопаток. Це дозволяє керувати потоком газу.