2.2 Гидравлический расчет простого двухфазного трубопровода.

По трубопроводу, выполненному из старых стальных труб, транспортируется газонасыщенная нефть от скважины № 157 до АГЗУ-2. Определить общий перепад давления и сравнить с фактическим. Фактический перепад давления 12 атм.

Таблица 2.3 Исходные данные
Наименование параметра.	Значение параметра.
Длина 1 участка	L1=1500 м
Внутренний диаметр труб на 1 участке	D1=104 мм
Общий объемный расход смеси на 1 участке	Q1=170 м3/сут
Объемное расходное газосодержание на 1 участке	1=20 %
Плотность нефти	н=807 кг/м3
Плотность газа	г=1,1 кг/м3
Динамическая вязкость нефти	н=2,5310-3 Па с
Динамическая вязкость пластовой воды	в=1,110-3 Па с
Динамическая вязкость газа	г=2,110-6 Па с
Абсолютная шероховатость труб	е=10-3 м
Массовое газосодержание на 2 участке	1=0,062
Разность геофизических отметок конца и начала трубопровода	Δz=0

Таблица 2.4

Параметры трубопровода

Наименование трубопровода	Год ввода	Диаметр х толщина стенки, мм	Протяженность трубопровода, м
скв.157 – АГЗУ-2	2002	114х5	1500

Таблица 2.5

Технологический режим скважины

№ скважины	Пласт	Qж, м3/сут	Qн, т/сут	Обводненность,%	Состояние на конец месяца
157	Д3,Д4	170	61	63,9	в работе

Расчёт:

Для определения методики расчета найдём значения показателейW, и сравним их с табличными.

Определим вязкость эмульсии, необходимо воспользоваться формулой Монро (данная формула применима для любого типа эмульсии при: φ ≤ 70 %):

(2.10)

Найдем соотношение вязкостей:

(2.11)

Определим удельную массовую скорость:

(2.12)

где –массовый расход, кг/с; – площадь сечения трубы, м².

(2.13)

(2.14)



Таблица 2.6

Определение методики расчета

W,		Методика расчета
До 100	Свыше 1000	Локкарта-Мартенелли
Свыше 100	Свыше 1000	Чисхолма
Независимо	До 1000	Фриделя

Так как и , то применяем методику Чисхолма.

Исходное уравнение:

(2.15)

- гипотетические потери давления, которые были бы, если бы по трубопроводу текла только жидкость с удельным массовым расходом равным удельному массовому расходу всего двухфазного потока.

Найдем , воспользовавшись формулами Дарси-Вейсбаха (2.2-2.9):

,

- средняя скорость течения нефти, м/с, определяем по формуле:

где  - динамическая вязкость нефти, Па×с.

где - плотность нефти, кг/м³.

Определим режим движения для трубопровода. Для этого определим числа Рейнольдса Re, Re_пер1и Re_пер2.

где v – средняя скорость движения нефти в трубе, м²/с.

Так как Re2320 то режим течение на участке - турбулентный. Турбулетное течение может быть трех типов:

если , то это режим гидравлических гладких труб;
если , то это режим переходной зоны;
, то это режим квадратичного трения.

где  – относительная шероховатость внутренней стенки трубы.

где е – абсолютная шероховатость труб, м.

Находим число Рейнольдса на участке:

Так как Re_пер1< Re< Re_пер2, следовательно, имеем режим переходной зоны на нашем участке. Для режима переходной зоны определяется по формуле Белоконя:

По формуле определим среднюю скорость течения жидкости, м/с:

По формуле (2.1) найдем потери в трубопроводе на участке:

Определим параметр Чисхолма для шероховатых труб:

(2.16)

Найдем массовое газосодержание:

(2.17)

где

Тогда:

Для шероховатых труб: .

Таблица 2.7

Определение параметра В

Г2	W, кг/м2 . с	Параметр В
До 90 От 90 до 784 Свыше 784	До 500 От 500 до 1900 1900 и более До 600 Свыше 600 Независимо	4,8 2400/W

В нашем случае

Найдем перепад давлений по формуле (2.14):

Сравним фактические и рассчитанные перепады давления:

Скважина №157:

Из расчёта делаем вывод, что трубопровод работает в нормальном режиме. Погрешность между фактическими показателями и расчетными не превышают 5%. Это говорит о том, что внутри трубопровода отсутствуют отложения, которые увеличивают потери на трение из-за уменьшения внутреннего диаметра трубопровода.