книги из ГПНТБ / Юрчук, А. М. Расчеты в добыче нефти учеб. пособие
.pdfПри Re < 2320 режим ламинарный, а при Re >• 2800 происходит |
|
переход в турбулентный режим. |
|
Определяют гидравлический уклон по формулам: |
|
ѵО |
(XII.27) |
£ = а - ^ - п р и ламинарном режиме; |
|
Ѵ0.26(ОХ,75 |
(XII.28) |
і = р — ^ 5— при туроулентном режиме, |
|
где значения коэффициентов а и ß в зависимости от размерности Q |
|
определяются по табл. 31; диаметр нефтепровода d — в см и вязкость нефти V — в см2/с.
|
Значения коэффициентов а н ß |
Т а б л и ц а 31 |
|
|
|
||
|
Коэффициенты |
Размерпость |
|
|
м3/ч |
м3/сут |
|
|
л/с |
||
а |
................................... 41,533 |
11,537 |
0,481 |
р ................................... |
43,765 |
4,652 |
0,0179 |
|
Потеря nanopa на трение |
|
|
|
hTp = iL м ст. |
жидк., |
(XII.29) |
где L — длина трубопровода в м.
С учетом разности нивелирных отметок начального и конечного
пунктов перекачки hcr находят общий необходимый напор: |
|
||
|
Н —/z-Tp -j- h cr. |
|
(ХІІ.ЗО) |
Давление на выкидѳ насоса |
|
|
|
|
Р = -^Г кгс/см2, |
|
(ХІІ.31) |
где р — относительная плотность нефти. |
|
|
|
Мощность двигателя насоса |
|
|
|
N |
К • 100007/ |
кВт, |
(XII.32) |
86400 ■75 • 1,36рр |
|||
где К — 1,1—1,5 — коэффициент запаса мощности (зависит от произ водительности насоса); Q — производительность в м3/с; г) — к. п. д. насоса (для малых и средних насосов ц = 0,5—0,72, а для крупных насосов г) = 0,85—0,9); р — плотность в т/м3.
6. Расчет самотечных нефтепроводов [44]
Самотечные нефтепроводы, работающие с полным заполнением сечения, рассчитываются так же, как и напорные нефтепроводы.
Расчет самотечных нефтепроводов, работающих с неполным
120
заполнением сечения, ведется при помощи специальной таблицы
(табл. 32).
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
32 |
Зависимость основных расчетных параметров безнапорного |
|
||||
нефтепровода от степени заполнения его сечения |
|
||||
h |
Ft |
'И - |
Vi |
Q. |
|
d |
F |
ѵп |
«п |
|
|
1,00 |
1,000 |
32,00 |
1,000 |
1,000 |
|
0,95 |
0,981 |
. 28,16 |
1,136 |
1,124 |
|
0,90 |
0,948 |
26,52 |
1,206 |
1,144 |
|
0,85 |
0,906 |
25,83 |
1,238 |
1,129 |
|
0,80 |
0,858 |
28,16 |
1,136 |
0,974 |
|
0,75 |
0,805 |
32,46 |
0,986 |
0,794 |
|
0,70 |
0,747 |
36,36 |
0,880 |
0,657 |
|
0,65 |
0,687 |
38,21 |
0,816 |
0,561 |
|
0,60 |
0,624 |
43,47 |
0,736 |
0,461 |
|
0,55 |
0,562 |
46,94 |
0,682 |
0,387 |
|
0,50 |
0,500 |
52,63 |
0,608 |
0,304 |
|
0,45 |
0,438 |
57,14 |
0,560 |
0,246 |
|
0,40 |
0,374 |
62,51 |
0,512 |
0,191 |
|
0,35 |
0,313 |
71,42 |
0,448 |
0,141 |
|
0,30 |
0,253 |
80,00 |
0,400 |
0,101 |
|
0,25 |
0,195 |
86,95 |
0,368 |
0,072 |
|
0,20 |
0,142 |
95,23 |
0,336 |
0,047 |
|
О б о з н а ч е н и я : |
-^-— степень заполпепш і трубопровода |
(Л— высота заполнении; |
d — |
||
диаметр трубопровода); Г , — площадь потока; F — площадь сечения трубы; с— коэффициент, характеризую щ ий сопротивления в трубопроводе при движении жидкости; ѵ, — средняя скорость движения потока при незаполненном сечении; ип —средняя скорость движ ения по
тока при полном заполнении; 0 , — расход при сечении потока В ,; Qn—расход прп полном
заполнении.
При расчете предварительно задаются степенью заполнения
нефтепровода определяют отношение и величину Qn (Q1 изве
стно).
По значению Q„ находят диаметр трубопровода при полном за
полнении его по формуле |
_____ |
|
|
d = Y a - S f - см, |
(ХН.ЗЗ) |
где а — коэффициент (берется из табл. 31); ѵ — кинематическая вязкость нефти в см2/с; і — гидравлический уклон (задается).
Принимают ближайший стандартный диаметр по ГОСТ и опре деляют для этого диаметра величину Qn по формуле
<?п |
i d 4 |
|
(XII.34) |
аѵ |
|
||
|
по табл. 32 |
||
Находят фактическое значение |
отношения |
и |
|
действительную степень заполнения трубопровода |
А |
• |
|
|
|
d |
|
Для принятого диаметра определяют среднюю скорость движения потока при полном заполнении трубопровода:
ѵСр п = — |
см/с |
м3/сут). |
(XII.35) |
86 400
4
Зная действительную степень заполнения трубопровода, по
табл. 32 находят отношение ——— и фактическую среднюю ско-
уср. п
ростъ потока при неполном заполнении сечения ѵ±.
7. Расчет нефтесборных коллекторов [44]
Приведенная выше методика расчета напорных и безнапорных нефтепроводов полностью относится и к нефтесборным коллекторам. Особенность расчета коллектора состоит в том, что отдельные участки их могут работать с разным расходом жидкости и разным напором, так как к коллектору по пути подключаются сборные установки с различным расходом.
На рис. 37 показан сборный коллектор AD, к которому подклю чены три сборные установки в точках А, В, С (с расходами соответ ственно Qа и Q3. Длина отдельных участков коллектора 11г Іг
Рис. 37. Схема присоединения сбор- |
Рис. 38. Схема определения потерь на- |
ных установок к нефтесбориому кол- |
пора на трение в различных точках неф- |
лектору |
тесборного коллектора |
Аналогично предыдущему расчету, определяют диаметр коллек тора на каждом участке при заданном гидравлическом уклоне или, задавшись диаметрами, находят необходимый гидравлический уклон.
При проектировании самотечных безнапорных коллекторов диа метры труб для отдельных участков выбирают с расчетом получения по возможности одинаковой скорости движения жидкости по всей длине коллектора.
Уклон труб самотечного безнапорного коллектора должен быть достаточным для выноса оседающих на дно песчинок. Минимальная
122
скорость движения жидкости в самотечном коллекторе должна быть
у = 0,1 4 ' |
(XII.36) |
где d — диаметр коллектора в см; ѵ — кинематическая |
вязкость |
жидкости в см2/с. |
|
Уклон прокладки трубопровода должен совпадать с линией гидравлического уклона.
При расчете напорных коллекторов необходимо с учетом пере менного расхода жидкости на отдельных участках определять по требный напор в начале каждого участка.
Как видно из рис. 38, к коллектору AD общей длиной L при соединены групповые сборные установки в точках А, В и С с рас ходами Q1, Qг и Qд. Задаваясь диаметрами каждого участка коллектора, находят среднюю скорость на отдельных участках:
_ |
Ql |
|
_ (?1 + (?2 . |
|
__ ( ? 1 + < ? 2 + <?3 |
(XII.37) |
|
ср |
0,785а? ’ |
ср |
0,785а? ’ |
ср |
0,785d§ |
||
|
параметр Рейнольдса, режим движения жидкости и по соответ ствующим формулам определяют гидравлический уклон і для каж-
дого участка. |
При ламинарном режиме і = |
а при турбулент- |
||||
ном режиме |
. |
п \ 0 , 2 Ь П 1 , 7 5 |
|
|
||
і |
= р — |
— . |
|
|
||
По гидравлическому уклону находят потери |
напора на трение |
|||||
в точках А, В и С (с учетом переменного расхода): |
||||||
|
|
|
|
^2 — ^2^2* |
h — I3Z3. |
(XII.38) |
Напор |
в точке А будет h± -|- /г2 4- |
h3, в точке В соответственно |
||||
h2 -|- /і 3 и |
в |
точке С — напор 1г3. |
|
|
||
|
8. |
Расчет |
диаметра трубопровода |
|
||
при совместном движении нефти и газа [12]
Для определения диаметра трубопровода исходными данными являются: расход нефти Qit, м3/сут; газовый фактор G0, м3/м3; на чальное давление перекачки р г, кгс/см2; конечное давление пере качки р 2) кгс/см2; плотность нефти р„, кг/м3; плотность свободного газа рг св, кг/м3; средняя температура перекачки Гср, К; вязкость дегазированной нефти при Тср рн, спз; коэффициент растворимости
Газа |
~(кгс/с>і2)’ длииа трубопровода L, |
м; |
суммарная |
высота |
подъемных и спусковых участков трубопровода |
2 Я П0Д и |
27/сп, м. |
||
Расчетные параметры при определении |
диаметра трубопровода |
|||
следующие. |
|
|
|
|
1. |
Среднее давление перекачки |
|
|
|
|
Рср= Р 1 ~2 Р г кгс/см2. |
|
(XI 1.39) |
|
123
2. Количество газа, растворенного в 1 м3 нефти,
Гр = Арср м3/м3. |
(XII.40) |
3. Объемный коэффициент нефти Ьн определяется в лабораторных условиях.
Рис. 39. Номограмма для определения параметров перекачки при совместном движении нефти и газа
4. Расход жидкости в условиях перекачки
< ? Ж = <?А, м3/сут. |
(XII.41) |
5. Коэффициент сжимаемости газа z в зависимости от рср и ТСр определяется по графику (см. рис. 2).
6. Расходное объемное газосодержание смеси
Р = |
J |
______ |
(XII.42) |
Ь н Р с р Т |
|||
1 |
2 (Со |
Гр)0 |
РоТср |
124
где р о — атмосферное давление в |
кгс/см2; Т 0 — атмосферная |
тем |
||||
пература в К. |
в условиях |
перекачки (вместе |
с |
газом) |
||
7. |
Плотность жидкости |
|||||
|
Рж = |
Рн 4" Рг. свГР |
, „ |
(XII.43) |
||
|
--------Г---------- КГ/м 3. |
|||||
|
|
Он |
|
|
|
|
8. Плотность свободного газа в условиях перекачки Гр |
|
|
||||
|
Рг = Р г .с в - 0 ^ - кг/м3. |
(XII.44) |
||||
9. |
Динамическая вязкость жидкости |
в условиях перекачки цж |
||||
в спз определяется в лабораторных условиях. |
|
|
||||
Кинематическая вязкость жидкости в условиях перекачки |
|
|||||
|
|
ѵж = - ^ |
Ст. |
|
(XII.45) |
|
|
|
Рж |
|
|
|
|
10. Принимаем приближенное значение ХсЫ, зависящее от пара метра Рейнольдса.
Рис. 40. Номограмма для определения коэффициентов гидрав лического трения Усы
Находим диаметр трубопровода ÖWHH в м в зависимости от ß , QK,
. п Е |
я подР + |
S-ffcnd-P) |
(Ѳ — угол между на |
|
X СЪ И Sin Ѳ = —--- |
:---------------- |
==!Lt------------ |
:----------------- |
|
правлением силы тяжести и. направлением газо-жидкостного потока) по номограмме (рис. 39).
11. Скорость движения смеси
,,мнн |
4<?* |
м/с. |
(XII.46) |
‘'СМ •* |
J c £ 2 (l-ß ) |
125
12. По номограммам (рис. 40, 41) определяем коэффициент гидра влического трения при двухфазном движении жидкости К'сы, завися щий от <2Ж, D, ѵж и ß, и коэффициент ф, зависящий от параметра Фруда (FrCM) — отношения силы инерции к силе тяжести и объем ного расходного газосодержания (ß). Общий коэффициент гидравли ческого трения Хсы = 'мф.
13.Потери давления на трение на длине пути в 100 м опреде ляются по номограмме (рис. 42) в зависимости от QK, D, рж, ß иХ,см-
14.Истинное объемное газосодержание смеси на подъемных српод
испусковых срсп участках трубопровода находится по номограмме (рис. 43) в зависимости от (?ж, D и ß.
Рис. 41. Номограмма для определения приведенного коэффициента ф
15. Гидростатический перепад давления (перепад за счет сил гра витации) на подъемных и спусковых участках трубопровода опре деляется из уравнения
АРсм= |
-^подФРпод 2 -^cnéfPcni |
(XII.47) |
где g — ускорение свободного падения в м/с2; рпод и рсп — истинная плотность смеси соответственно на подъемных и спусковых участках трубопровода в кг/м3:
Рпод= Рж (1 Фпод) “Ь РгФпод Кг/м3, |
(XII.48) |
Рсп = Рж (1 — Фсп) + Ргфсп кг/м3. |
(XII.49) |
16. Общий перепад давления |
|
Др>н = Ар;р + Дрст кгс/см2. |
(XII.50) |
126
QM,M"cym
Рис. 42. Номограмма для определения потерь давления на трение
6 8 ІОг 2 |
Ч 6 в W3 2 |
Ч 6 BW h 2 |
Ч 0,2 0,4 |
0,6 0,7 |
0,8 0,85 0,9 0,32 0,94 0,950,96 |
Цж,м3/сут
Рис. 43. Номограмма для определения истинного газосодержания на отдельных уластках трубопровода
17. |
Минимальная скорость смеси |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
4(?ж |
м/с. |
|
(XII.51) |
|
|
|
|
|
(1 —Р) |
|
|||
18. |
Скорость смеси, |
соответствующая |
стандартному |
диаметру |
||||
труб, |
будет |
ѵ'сн= 2,25і>смн- |
|
|
(XII.52) |
|||
При этом |
|
|
||||||
|
1Г |
4(?ж |
|
|
|
|
||
|
|
D- |
|
|
|
|
||
|
|
У |
лусм(1— ß) |
|
|
|
||
19. Определяем потери давления на |
трение |
при |
найденном по |
|||||
номограмме (см. рис. 42) диаметре трубопровода и данных значе |
||||||||
ниях <?ж, рж, ß и Хсм. |
|
|
|
= 0: |
|
|
|
|
20. Находим перепад давления при |
|
|
|
|||||
|
АРІи = 2 |
Япод^Рж— 2 Я сп?Рг кгс/см2. |
(XI1.53) |
|||||
21. |
По значениям |
при |
ѵ'см и |
строим корреляционную |
||||
кривую Дрсм = / (усм); |
заданном перепаде |
давления |
= |
|||||
= Рі — Рі определяем |
vg$n |
и |
находим |
требуемый диаметр |
трубо |
|||
провода: |
|
|
|
|
|
|
|
|
(XII.54)
Принимаем ближайший больший стандартный диаметр трубо провода, находим рси и Дрсм при этом диаметре.
'9. Расчет пропускной способности трубопровода по нефти при совместном движении нефти и газа [12]
Исходными данными при этом являются: длина трубопровода'L в м; диаметр трубопровода D в м; начальное давление перекачкй р j в кгс/см2; конечное давление перекачки р 2 в кгс/см2; средняя тем пература перекачки Тср в К; газовый фактор G0 в м3/м3; плотность нефти р„ в кг/м3; объемный коэффициент нефти Ь„; плотность сво
бодного газа рг св |
в кг/м3; вязкость дегазированной нефти при Тср |
|
р„ в спз; коэффициент растворимости газа к в |
; суммарная |
|
высота подъемных |
и спусковых участков |
трубопровода 2 Я поя |
и 2 Ясп в м.
Для расчета пропускной способности трубопровода по нефти
используем следующие параметры. |
|
• : |
1. Среднее давление перекачки |
|
; |
Р і + Р г |
кгс/см2. |
(XII. 55) |
-cp' |
9 з а к а з 625 |
1 2 9 ' |