3 Розрахункова частина

3.1 Розрахунок кількості інгібітора|запобігати| гідратоутвоерення

Для розрахунку кількості інгібітора, необхідного для попередження гідратоутвоерення необхідно провести тепловий розрахунок шлейфів.

Тепловий розрахунок шлейфу проводиться з метою оцінки розподілу температури по його довжині і визначення місця можливого утворення гідратів.

Прийнявши середню довжину шлейфа L = 1,0 км, а відстань від устя до певного перерізу позначивши L_і, тиск в шлейфі на відстані (L − L_і) від вузла вхідних шлейфів при відомому кінцевому тиску визначається так:

(3.1)

де Р_к − кінцевий тиск газу на вузлі вхідних шлейфів, Р_к = 1,34МПа (пункт 1.2);

Q − витрата газу в шлейфі, млн.м³/добу. Приймаємо середній добовий видобуток 74 тис.м³ (пункт 1.1), тоді (в середньому) Q = 74/29 = 2,5 тис.м³;

λ − коефіцієнт гідравлічного опору; залежить від режиму руху газу. Для визначення величини λ використовуємо формулу, запропоновану Веймаутом:

λ = 0,009407/d³ (3.2)

де d − внутрішній діаметр шлейфу (пункт 1.2), м:

d = D − 2δ = 114 – 2 · 14 = 86мм = 0,086м;

;

Δ − відносна густина газу по повітрю при 20°С і 760 мм рт.ст.; Δ = 0,7304;

Т_і − середня температура газу на розрахунковій ділянці, К:

(3.3)

де Т_г − температура газу на гирлі свердловини, °К;

Т_ос − температура навколишнього середовища, °К; за багаторічними спостереженнями для Харківського регіону середня температура січня складає −7,2°С або

Т_ос = 273,15 – 7,2 = 265,95°К.

а – параметр Шухова, який розраховують за формулою:

(3.4)

де К − коефіцієнт теплопередачі від газу, що транспортується, навколишньому середовищу, Вт/(м·°С); К = 1,75 Вт/(м²·°С);

D − зовнішній діаметр шлейфу, мм; D = 114мм;

С_р − ізобарична теплоємність газу, кДж/кг; С_р = 2,21кДж/кг;

ρ − густина газу при 20°С і 760 мм рт.ст., кг/м³; ρ = 0,7305 кг/м³;

Знаючи температуру на вузлі вхідних шлейфів (пункт 1.2):

Т_к = 273,15 + 4 = 277,15°К,

виразивши з (3.3):

, (3.5)

визначимо температуру газу на гирлі (L_і =0, (L − L_і) = 1,0км):

.

z_р − коефіцієнт надстисливості газу; z_р = 0,9.

Тоді, тиск на гирлі (тиск в шлейфі на відстані (L − L_і) = 1,0км від вузла вхідних шлейфів при L_і =0):

При відомому значенні Р_к та Р_г тиск на заданій ділянці шлейфу на відстані L_і від гирла свердловини визначають за формулою:

; (3.6)

при L_і = 0,1км ;

при L_і = 0,2км ;

при L_і = 0,3км ;

при L_і = 0,4км ;

при L_і = 0,5км ;

при L_і = 0,6км ;

при L_і = 0,7км ;

при L_і = 0,8км ;

при L_і = 0,9км ;

Температуру газу на певній ділянці можна визначити за формулою (3.3):

при L_і = 0,1км ;

_при L_і = 0,2км ;

при L_і = 0,3км ;

при L_і = 0,4км ;

при L_і = 0,5км ;

при L_і = 0,6км ;

при L_і = 0,7км ;

при L_і = 0,8км ;

при L_і = 0,9км ;

Температуру гідратоутворення розраховують за формулою Макогона-Схаляхо для позитивних температур:

(3.7)

_{де коефіцієнти} α = 0,0497, k і β залежать від густини газу (таблиця 3.1).

Таблиця 3.1 − Теплові коефіцієнти формули Макогона-Схаляхо

Густина газу при 20°С і 760 мм рт.ст., кг/м3;	k	β
0,6	0,005	1
0,65	0,006	0,9
0,7	0,0075	0,82
0,75	0,0087	0,76
0,8	0,01	0,7
0,85	0,0114	0,66
0,9	0,0128	0,61
0,95	0,0144	0,57
1,0	0,016	0,54

При густині газу при ρ = 0,7304 кг/м³:

.

Враховуючи (3.6), абсолютна температура гідратоутворення:

, (3.8)

тобто: