5.2.3 Сұйықтардың изотермиялық емес қозғалысы кезінде құбырларды есептеу

Тәжірибеде (практикада), қоршаған ортада жылуын жоғалтатын немесе әртүрлi пештерде қыздырылатын сұйықтар ағынымен жұмыс iстеуге тура келедi.

Құбырдағы сұйықтың температуралық өрісінің сипаты оның ағын режиміне толық тәуелді болады. Температураның төмендеуiне байланысты мұнайдың тұтқырлығы арта түседi, ал олай болса, оны құбырлармен тасымалдау кезінде гидравликалық кедергiсi де өсе түседi. Құбыр өсіне қарағанда, оның қабырғасына таяу (жақын) сұйық ағынының температурасы төмен болады. 5.3-суретте температураға байланысты құбырдағы сұйықтың ағын жылдамдығының таралуы көрсетілген.

5.3 - Сурет. Мұнай температурасының оның құбырдағы ағын жылдамдығының таралуына әсері. 1- мұнайдың изотермиялық ағыны; 2- тұтқыр мұнайдың қыздырылуы; 3- тұтқыр мұнайдың салқындауы.

Ұңғыдан түсетiн (келетін) мұнайдың температурасы көптеген факторларға: ұңғы тереңдiгiне, оның шығымына, геотермиялық градиентке, газ факторына, сулану дәрежесiне және басқа да жағдайларға байланысты болады. Бұл есеп жүргiзуде қиындық тудырады. Осыған байланысты жинау жүйесін жобалау барысында: кен орны ауданындағы жылдық ауа температурасын, топырақтың қату (тоңының) тереңдігін, ұңғылар шығымын, ұңғылар сағасындағы температураны ескере отырып өнімнің сулану дәрежесін талдай отырып, сондай-ақ сағалық және жолшыбай орнатылатын қыздыру пештерін қолдана отырып құбырларды төсеудің тиімді вариантын табады. Экономикалық факторларды да ескерген жөн, яғни мұнай құбырын төсеу тереңдігін азайтқан кезде жер жұмыстарының құны тез қысқарып және ақау орнын табу және оны жою жеңілдейді.

Мұнайдың бастапқы және ақырғы (соңғы) температуралары мен қоршаған ортаның температурасы арасындағы байланысты В.Г.Шуховтың 1883ж. шығарған формуласы бойынша анықтайды:

(5.13)

мұнда t_н, t _k – құбырдың бастапқы және ақырғы температурасы;

t₀ - қоршаған ортаның температурасы; l - құбырдың ұзындығы;

а - Шуховтың критериi, ол былай анықталады:

мұнда D - құбырдың сыртқы диаметрi, м; K – сұйықтың қоршаған ортаға жылубергiштiгінің толық коэффициентi, Вт/м²⁰С (есептеу барысында

K=128 деп қабылдаймыз); Q – сұйықтың көлемдiк шығыны, м³/с;

- сұйықтың тығыздығы, кг/м³; С - сұйықтың жылусыйымдылығы, кДж/кг⁰С (мұнай үшін С=2,09, су үшін С=4,19). Осылайша, l=х қашықтықтағы құбырдағы температураны анықтауға болады:

(5.14 )

5.2.4 Мұнай газын жинау үшін газ құбырларын есептеу

Газдар газқұбыры бойымен қозғалған кезде белгілі бір қысымын жоғалтады, бұл қысым негізінен газдардың қозғалысы барысында туындайтын жергілікті кедергілерді жоюға жұмсалады. Жобалау нормасына сәйкес газқұбырындағы қысымның жоғалуы бастапқы қысымның 5%-нан аспауы ерек.

Қарапайым көлденең (горизонталды) төселген газқұбырларының бойымен газдың қалыптасқан изотермиялық қозғалысы кезіндегі массалық шығынды анықтайтын негізгі формула:

(5.15)

мұнда, Р_н және Р_к – газқұбырының басындағы және соңындағы қысым, МПа; L- газқұбырының ұзындығы, м; D- газқұбырының диаметрі, м; - гидравликалық кедергі коэффициенті; z- газдың сығымдылық коэффициенті; R- газ тұрақтысы; T- қоршаған ортаның температурасы, К.

Көлемдік шығын:

Гидравликалық кедергілер коэффициентін ВНИИгаздың формуласы бойынша анықтауға болады:

, (5.16)

мұнда, K_Э- құбырдың эквивалентті ішкі кедір-бұдырлығы, мм.

кезінде ; (5.17)

кезінде (5.18)

Рейнольдс санын белгілі формулалар (6.4) немесе (6.5) бойынша анықтайды.

немесе .

мұнда,  және  - газдың сәйкесті кинематикалық және динамикалық тұтқырлығы; G –газдың массалық шығыны, кг/с; w –газдың жылдамдығы, м/с.

Техникалық есептеулер жүргізгенде крандар мен ысырмаларды ескере отырып

.

Газқұбырының басынан бастап L=x қашықтығына дейінгі қысымды анықтау үшін келесі формуланы қолданады:

(5.19)

Газқұбырындағы орташа қысым, бастапқы және соңғы қысымдар арасындағы орташа интеграл ретінде анықталады:

(5.20)