СБОРНИК ЗАДАН ПО СБОРУ И ПОДГОТОВКЕ НЕФТИ, ГАЗА И ВОДЫ НА ПРОМЫСЛАХ

При Re > Renep — квадратичный режим течения, при Re < Renep — смешанный.

Число Рейнольдса

где v — средняя по сечению трубы скорость газа; v и ц — соответ­ ственно кинематическая и динамическая вязкости.

При технических расчетах коэффициент гидравлического со­ противления (с учетом кранов, задвижек и т. д.) можно прини­ мать

циент а изменяется от 0,96 до 1. При квадратичном режиме а = 1. Коэффициент 6 учитывает влияние подкладных колец и колеблет­ ся в пределах 0,95—0,975; при отсутствии колец 6 = 1. Коэффи­ циент эффективности Е учитывает фактическое состояние внутрен­ ней поверхности газопровода. Для новых труб без специальных

Так как в газопроводах закон падения давления по длине имеет нелинейный характер, то среднее давление определяется как сред­ неинтегральное

З а д а ч а 3.10. Определить массовый и объемный расходы для газопровода длиной L=100 км, с наружным диаметром 720 мм и толщиной стенок 10 мм. Абсолютное давление в начале газопро­ вода ря = 5 МПа, в конце рк=1,1 МПа. Плотность газа при стан­ дартных условиях рг=0,8 кг/м3, газовая постоянная # = 8,31Дж/ /(моль-К). Коэффициент динамической вязкости газа jx= 12-10—& Па-с, коэффициент сжимаемости 2=0,93. Температура грунта на глубине заложения газопровода 5 °С. Эквивалентная шерохова­ тость внутренней поверхности труб k3 =0,2 мм.

Для трубопроводов, транспортирующих при стационарном ре­ жиме однородную жидкость, когда температура ее по длине трубо­ провода изменяется, рекомендуется пользоваться формулой акад. В. Г. Шухова

На рис. 3.11 приведен график зависимости вязкости нефти от температуры.

В формуле (3.74) и (3.76) обозначены: р — коэффициент объем­ ного расширения нефти, 1/°С; g — ускорение свободного падения, м/с2; /п и tCT— соответственно температура потока и внутренней поверхности стенки трубы, °С; ср — массовая теплоемкость жид­ кости, Дж/ (кг-°С).

В интервале температур, в котором работают промысловые трубопроводы, массовая теплоемкость ср, коэффициент теплопро­ водности к и плотность нефти р изменяются незначительно и их можно считать постоянными.

ср — 1,6 — 2,5 кДж/(кг • РС); X= 0,1 — 0,16 Вт/(м • °С).

Для более точных расчетов массовую теплоемкость нефтей (Дж/(кг-°С) определяют по (1.74), а коэффициент теплопровод­ ностей нефтей к (Вт/(м*°С) по формуле Крего — Смита

где pis — плотность нефти при 15°С, т/м3; t — температура нефти, °С. Массовая теплоемкость углеродистых сталей и отложений пара­

фина равна соответственно 0,5 и 2,9 кДж/(кг-°С).

подземного трубопровода пользуются теоретической формулой Форхгеймера — Власова

Для подземных изолированных трубопроводов при турбулентном

Для ориентировочных расчетов коэффициент теплоотдачи мож­

с подогревом. Трубопровод имеет длину Д=10 км, наружный диа­ метр Дн = 426 мм, толщину стенки 6= 9 мм. Объем перекачиваемой нефти G= 300 м3/ч с начальной температурой /Н= 80°С, с конечной

<к=45°С. Трубопровод проложен над землей с температурой окру­ жающей среды t0= —20 °С. Кинематическая вязкость при 10 °С v0=25 м2/ч. Коэффициент крутизны вискограммы ы=0,08 1/°С, плотность нефти рн = 910 кг/м3. Коэффициент объемного расшире­ ния нефти р= 0,000657 1/°С, удельная теплоемкость нефти ср = =2000 Дж/(кг-°С), теплопроводность воздуха Я,в= 0,105 Вт/(м-°С), теплопроводность стали ЯСт=50 Вт/(м-°С), коэффициент тепло­ отдачи а 2 от стенки к воздуху примем равным 12,5 Вт/(м • °С).

Определить работу трубопровода при данных условиях и толщи­ ну теплоизоляции, если она будет необходима.

Определяют внутренние коэффициенты теплоотдачи <xi. Для турбулентного режима средняя температура потока

Среднюю температуру стенки примем равной /ст = 50°С. Определяем вязкость, параметры Re, Pr.Gr при средних темпера­

Поскольку 2000 < Ren < Ю4, то внутренний коэффициент тепло отдачи oti определяют с помощью интерполяции. По (3.71)

Откуда

Таким образом, без тепловой изоляции температуру нефти в конце трубопровода, равную 45°С, получить не представляется возможным.

ния. Однако помимо этого могут возникнуть задачи расчета трубо­ проводов на пропускную способность и определение необходимого диаметра. Для расчета трубопроводов, транспортирующих такие жидкости, удовлетворительные результаты дает методика А. И. Гу­ жова и В. Ф. Медведева [15], разработанная ими для разрушен­ ных неустойчивых эмульсий.

В промысловых условиях в связи с широким применением внутрискважинной и путевой деэмульсии мы имеем дело только с такими эмульсиями.

Порядок расчета трубопроводов, транспортирующих эмульсии, следующий.

1. Рассчитывают объемную долю дисперсной фазы в эмульсии

для определения вида эмульсии: обратной В/Н или прямой Н/В. Наиболее плотная упаковка капель пластовой воды в эмульсии [достигается при р„= 0,741 и дальнейшая концентрация этих капель приводит к инверсии фаз в эмульсии [15]. Поэтому в расчетах принимают следующие критерии содержания дисперсной фазы:

Р = рв при рв< 0,741 и р = р„ при рв> 0,741,

т. е. если р = р„, то дисперсной фазой является вода, а дисперсион­ ной средой — нефть, а если р = рн, то наоборот.

При содержании дисперсной фазы 0,524<рв< 0,741 в эмульсиях проявляются неньютоновские свойства, транспортирование таких эмульсий сопряжено с большой затратой энергии. Поэтому расчеты ведутся для условий, когда содержание дисперсной фазы не пре­ вышает 0,524, и эмульсии транспортируют при турбулентном режи­ ме. При содержании дисперсной фазы в эмульсии рв>0,741 послед­ няя, как правило, имеет ньютоновские свойства, и транспортиро­