Рыбкинского месторождения
.pdf
122
11. Гидравлический расчет сложного трубопровода, транспортирующего двухфазную жидкость
Технические условия для выполнения расчета
Определить потери давления, которые возникнут при движении по трубопроводу газожидкостной смеси от скв.303
до ДНС «Рыбкинская» рис. 11.1.
Схема движения газожидкостной смеси
А
Скв.302
C |
B |
|
|
АГЗУ
ДНС
Рис. 11.1
Таблица 11.1
Исходные данные для расчета
Консорциум « Н е д р а »
123
1. |
Длина участка АB, м |
L1 |
3400 |
|
|
|
|
2. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке АB, м |
D1 |
0,077 |
|
|
|
|
3. |
Расход смеси на участке АB, м3/сек |
Q1 |
0,002 |
4. |
Длина участка ВС, м |
L2 |
338 |
|
|
|
|
5. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке ВС, м |
D2 |
0,15 |
|
|
|
|
6. |
Расход смеси на участке ВС, м3/сек |
Q2 |
0,0043 |
|
|
|
|
7. |
Плотность нефти, кг/м3 |
ρн |
834 |
8. |
Плотность растворенного в нефти газа, кг/м3 |
ρг |
1,121 |
|
|
|
|
9. |
Динамическая вязкость нефти, Па·с |
μн |
0,0028 |
|
|
|
|
10. Динамическая вязкость газа, Па·с; |
μg |
0,0000077 |
|
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
124
Продолжение таблицы 11.1
11. |
Объемная доля растворенного в нефти газа |
α |
0,27 |
|
|
|
|
12. |
Массовая доля растворенного в нефти газа |
х |
0,015 |
|
|
|
|
13. |
Абсолютная шероховатость, м |
e |
0,001 |
|
|
|
|
Результаты расчета
1. Определим методику расчёта.
Для этого найдём значения показателей W и f/ g и сравним их с табличными [13].
|
|
|
|
f |
= |
0,0028 |
|
|
= 363,63 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
g |
0,0000077 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Удельную массовую скорость квазижидкости находим по формуле, (кг·м2/с): |
|
|
|
|||||||
W = |
G |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
(11.2) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где G – массовый расход, кг/с; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S – площадь сечения трубы, м2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G = Q , |
|
|
(11.3) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
G1 |
= 0,0019 · 834 = 1,5846 кг/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G2 |
= 0,0043 · 834 = 3,5862 кг/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S = |
D2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
4 |
вн , |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(11.1)
(11.4)
Консорциум « Н е д р а »
|
|
|
|
|
125 |
|
S = |
|
3.14 · 0,0772 |
= 0,0047 м2 |
|
|
|
4 |
|||
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.14 · 0,152 |
|
|
|
S2 |
= |
4 |
=0,0177 м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
W1 |
= |
1,5846 |
=337,15 кг·м2/с |
|
|
|
|
0,0047 |
|
|
|
W2 |
= |
3,5862 |
=202,61 кг·м2/с |
|
|
|
|
0,0177 |
|
|
Так как н |
< 1000 на участке АВ и ВС, то применяем методику Фриделя. Согласно выбранной методике находим |
||||
|
г |
|
|
|
|
потери по формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
P = 1 − |
2 |
+ |
2 |
f |
g |
+ 3.23 F H Fr |
−0.045 |
W |
−0.035 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
g |
|
f |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
F = |
0.78 |
(1 − ) |
0.224 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
(11.5)
(11.6)
|
|
|
|
0.91 |
|
|
|
|
0.19 |
|
|
|
|
|
0.7 |
f |
|
g |
|
− |
g |
|
|||||||||
H = |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
f |
|
|
|
|
f |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Средняя скорость движения жидкости в трубе равна:
v |
|
= |
Q |
f |
, |
|
|
|
|||||
c |
S |
|||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||
Критерий Фруда определяется по формуле:
(11.7)
(11.8)
Консорциум « Н е д р а »
126
|
|
|
|
Fr = |
2 |
|
|
c |
(11.9) |
||
|
|||
c |
g D |
||
|
|
||
|
в |
|
Найдем расход жидкой фазы в объёме трубопровода по формуле:
Q |
|
= Q (1−) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(11.10) |
||||
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qf |
1 |
= 0,0019 · (1- 0,27)= 0,001387 м3/с |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qf |
2 |
= 0,0043 · (1- 0,27)= 0,003139 м3/с |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для первого участка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vс1 |
= |
0,001387 |
= 0,295 м/с |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0047 |
|
|
|
|
||
Для второго участка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vс 2 |
= |
0,003139 = 0,1773 м/с |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0177 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Frc1 |
= |
|
|
0,2952 · |
= 0,1153 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
9,18·0,077 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Frc 2 |
= |
|
0,17732 · |
= 0,0214 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,18·0,15 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
F = |
0,0150.78 |
· (1-0,015) 0.224 = 0,0377 |
|
|
||||||||
|
|
|
834 |
|
0.91 |
|
0,0000077 |
0.19 |
|
0,0000077 |
|
0.7 |
||||||
|
|
H = |
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
· |
1-( |
0,0028 |
) |
=133,584 |
||
|
|
|
1,121 |
|
|
|
0,0028 |
|
|
|
|
|
||||||
По формуле (3.123) найдем потери давления на участке АВ и ВС:
Консорциум « Н е д р а »
P 1
P2
127
|
834 |
|
0,0000077 |
0.01 |
|
= 1-0,0152 +0,0152 · |
|
|
· |
|
+ 3.23·0,0377·133,584·0,1153-0.045 ·337,15-0.035 =15,78 Па |
1,121 |
|
|
0,0028 |
|
|
|
834 |
|
0,0000077 0.01 |
|
=17,21 Па |
||
= 1-0,0152 +0,0152 · |
|
|
· |
|
+ 3.23·0,0377·133,584·0,0214-0.045 |
·202,61-0.035 |
|
1,121 |
|
|
0,0028 |
|
|
|
|
Найдём общие потери давления при движении продукции от скважины до ДНС:
|
Р |
трi |
|
i |
|
= Р |
+ Р |
тр1 |
тр2 |
=
15,78+17,21 = 32,99 Па
Вывод
Из расчётов можно сделать вывод, что газонасыщенная нефть, по сборному коллектору, способна дойти от скважины до ДНС за счёт собственного давления. Потери на трение незначительны. Следовательно, дополнительных насосов не требуется.
Консорциум « Н е д р а »
128
82. Гидравлический расчет сложного трубопровода, транспортирующего однофазную жидкость
Технические условия для выполнения расчета Определить потери давления, которые возникнут при движении по трубопроводу подтоварной воды от ДНС
«Рыбкинская» до нагнетательной скважины № 301. Схема изображена на рис. 12.1.
Схема движения подтоварной воды
ДНС
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скв. №301 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 12.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 12.2 |
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке AB, м |
|
D1 |
|
0,073 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Расход жидкости на участке AB, м3/с |
|
|
|
|
Q1 |
|
0,0041 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Длина участка трубопровода AB, м |
|
|
|
|
L1 |
|
5680 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Абсолютная шероховатость трубопровода, м |
|
e |
|
0,002 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
Плотность пластовой воды, кг/м3 |
|
|
|
|
ρ |
|
1180 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. |
Динамическая вязкость пластовой воды, Па·с. |
|
μ |
|
0,00165 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
129
Результаты расчета Для горизонтального трубопровода потери вычисляем по формулам Дарси-Вейсбаха [13]:
|
|
|
L |
v |
2 |
|
|
|
|
P |
= |
c |
, |
(12.5) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
тр |
|
D |
|
2 |
|
||
|
|
|
в |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
L - длина трубопровода, м; |
|
|
|
|
|
|
|
Dв - внутренний диаметр трубопровода, м; |
|
|||||||
g - ускорение силы тяжести, м/с2; |
|
|
|
|
|
|
||
- плотность жидкости, кг/м3; |
|
|
|
|
|
|
||
hтр |
- потеря напора, м; |
|
|
|
|
|
|
|
Ртр |
- потеря давления, Па; |
|
|
|
|
|
|
|
- |
коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий в общем случае от режима течения жидкости и |
|||||||
шероховатости стенок трубопровода; |
|
|
|
|
|
|
||
v c - средняя скорость течения жидкости, м/с, определяем по формуле: |
|
|||||||
= |
|
, |
|
|
|||
|
|
где - динамическая вязкость жидкости, Па×с.
(12.6)
=
0,00165 = 1,39·10-6 м2/сек 1180
Консорциум « Н е д р а »
130
где |
|
- плотность жидкости, кг/м3. |
Определим режим движения для трубопровода. Для этого определим числа Рейнольдса Re, Reпер1и Reпер2.
Re = |
v Dвн |
= |
4 Q |
= |
4 Q |
, |
(12.7) |
|
Dвн |
Dвн |
|||||
|
|
|
|
|
|||
где v – средняя скорость движения жидкости в трубе, м2/с.
Re |
1 |
= |
|
|
Re |
2 |
= |
|
|
4 · 0,0041 3.14 · 0,073 ·1,39·10-6 = 51167,12
4 · 0,00012 3.14 · 0,073 ··1,39·10-6 = 1497,57
Так как ReАВ 2320 и ReВС>2320, то режим течение на участке АВ, ВС - турбулентный. Турбулетное течение бывает трех типов:
- |
если 2320 Re Reпер1 , то это режим гидравлических гладких |
(12.8) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
труб; |
|
|
|
|
|
|
|
- |
если Reпер1 Re Reпер2 , то это режим переходной зоны; |
(12.9) |
||||||
- |
Re Reпер2 |
, то это режим квадратичного трения. |
(12.10) |
|||||
|
|
Re |
|
= |
59,5 |
, |
(12.11) |
|
|
|
пер1 |
|
8 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
Reпер2 |
= |
665 − 775 lg |
, |
|
|
||||
|
|
|
где – относительная шероховатость внутренней стенки трубы.
= 2 е ,
Dвн
где е – абсолютная шероховатость труб, м.
1 |
= |
2 · 0,002 |
= 0,055 |
|
|
0,073 |
|
131
(12.12)
(12.13)
Находим число Рейнольдса на участке АВ:
Re |
пер1(1) |
|
=
59.5
0,0552 = 1637,2
Reпер2(1) |
= |
665 - lg 0,055= 29611,32 |
|
|
0,055 |
Так как ReАВ>Reпер2(АВ), следовательно, имеем режим квадратичного трения. Для режима квадратичного трения определяется по формуле Никурадзе:
= |
1 |
|
|
|
(12.140) |
|
|
|
|
||
(1,74 − 2 lg )2 |
|
|
|||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
= |
|
= 0,02 |
|
|
(1,74-2·lg 0,055)2 |
|||
Консорциум « Н е д р а »