
Софинско-Дзержинского месторождения
.pdf
162
Расчетные длины штуцеров:
l1p = min {100; 1,25 √(203 + 2 ∙ 3,2) ∙ √8 − 3,2} l1p = min{100; 39,6} ;
l1p = min 39,6 мм.
Расчетная ширина наклонного кольца:
l2p = min {1000; √3000(10 + 16 − 2,8) l2p = min{100; 263}
l2p = 100мм.
Расчетная ширина зоны укрепления в окрестности штуцера.
lp = α0 = 198,9 мм.
l3p = min{8; 0,5√203 + 2 ∙ 2,8√8 − 3,2 − 2 l3p = min{8; 12,1}
l3p = 8 мм.
39,6(16 − 1,14 − 2,8) ∙ 0,78 + 100 ∙ 10 ∙ 0,8 + 8(8 − 3,2 − 2) ∙ 0,78 + +198,9(16 − 12,2 − 2,8) ≥ 0,5(109,4 − 79,5 ∙ 12,2)
1588 > 79 − Условие выполняется.
Допускаемое внутреннее избыточное давление:
Консорциум « Н е д р а »
162
163
[P] = 1,71 М
V = min{1; 1,06}
V = 1
[P] > P,
Т.е условие выполняется для штуцера Б(Ду 350).
dp < d0;
111,4 < 362,6, т.е. условие выполняется.
Условие укрепления одиночного отверстия определяется по формуле Расчетные длины штуцеров:
l1p = min{100; 63,8}; l1p = 63,8 мм.
l2p = min{150; 274}; l2p = 150 мм.
l3p = min{8; 21,7}; l3p = 8 мм.
63,8(16 − 1,48 ∙ 2,8) ∙ 1 + 150 ∙ 12 ∙ 1 + 8(10 − 2,8 − 2) ∙ 1 + +198,9(16 − 12,2 − 2,8) ≥ 0,5(362,6 − 79,5) ∙ 12,2
2788 > 1726 – Условие выполняется.
Консорциум « Н е д р а »
163
164
Расчетная толщина стенки штуцера:
S1p = 1,48 мм;
Допускаемое внутреннее давление:
[P] = 1,71 Мпа
V = min{1; 1,07}; V = 1.
[P] > P, т. е. 1,71 > 1,6 - Условие выполняется.
Расчет для штуцера Г (Ду 150).
Труба 159 x 8 – Сталь 20.
Для патрубков из стали 20[σ] = 147 МПа.
dp = 149,4 мм. dp < d0;
149,4 > 111.4, - Условие не выполняется, поэтому отверстие укрепляем.
Расчетные длины штуцера:
l1p = min{100; 33,4}
l1p = 33,4 мм.
l2p = min{100; 253}
l2p = 100 мм.
l3p = min{8; 100; 2}
Консорциум « Н е д р а »
164
165
l2p = 8 мм. S1p = 81 мм.
33,4(8 − 0,81 − 3,2) ∙ 0,78 + 100 ∙ 10 + 8(8 − 3,2 − 2) ∙ 0,78 + +198,9(16 − 12,2 − 2,8) ≥ 0,5(149,4 − 79,5) ∙ 12,2
1320 ≥ 426 - Условие выполняется Вывод по механическому расчету отстойника:
Проведенный механический расчет показал что фактические максимальные напряжения меньше допустимых,
условие прочности выполняется.
Консорциум « Н е д р а »
165

Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Консорциум « Н е д р а »

166
5.5 Гидравлический расчет сложного трубопровода, транспортирующего двухфазную жидкость
Технические условия для выполнения расчета.
Технические условия для выполнения расчета
Определить потери давления, которые возникнут при движении по трубопроводу газожидкостной смеси от скв.№286 до врезки в коллектор от АГЗУ-6 рис. 5.5.
Схема движения скважинной продукции
Скв. №286 |
АГЗУ №8 |
Врезка в коллектор |
|
||
|
|
АГЗУ-6 |
|
|
Рис. 5.5 |
Таблица 5.10
Исходные данные для расчета
1. |
Длина участка АB, м |
L1 |
11 |
2. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке АB, м |
D1 |
0,1 |
3. |
Расход смеси на участке АB, м3/сек |
Q1 |
0,00047 |
4. |
Длина участка ВС, м |
L2 |
500 |
5. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке ВС, м |
D2 |
0,158 |
6. |
Расход смеси на участке ВС, м3/сек |
Q2 |
0,0038 |
7. |
Плотность нефти, кг/м3 |
ρf |
872 |
8. |
Плотность растворенного в нефти газа, кг/м3 |
ρg |
1,068 |
Консорциум « Н е д р а »
166

9. Динамическая вязкость нефти, Па·с |
μf |
0,00476 |
|
10. |
Динамическая вязкость газа, Па·с; |
μg |
0,0000089 |
11. |
Объемная доля растворенного в нефти газа |
α |
0,37 |
12. |
Массовая доля растворенного в нефти газа |
х |
0,013 |
13. |
Абсолютная шероховатость, м |
e |
0,002 |
Результаты расчета
1. Определим методику расчёта.
Для этого найдём значения показателей W и f/ g и сравним их с табличными [18].
|
f |
= |
0,00476 |
= 534,83 |
|
g |
0,0000089 |
||
|
|
|
||
|
|
|
|
Удельную массовую скорость квазижидкости находим по формуле, (кг·м2/с):
W = |
G |
, |
(5.55) |
|
S |
||||
|
|
|||
|
|
|
где G – массовый расход, кг/с;
S – площадь сечения трубы, м2.
G = Q , |
|
|
(5.56) |
|
|
|
|
|
|
G1 |
= 0,00047 · 872 = 0,41 кг/с |
|
||
G2 |
= |
0,0038 · 872 = 3,31 кг/с |
|
|
|
|
|
S = |
D2 |
|
|
|
вн , |
|
|
|
|
|
4 |
S |
= |
3.14 · 0,12 |
= 0,01 м2 |
|
4 |
|
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
167
(5.54)
(5.57)
Консорциум « Н е д р а »
167

|
|
|
|
|
|
|
|
168 |
|
|
|
|
|
|
3.14 · 0,1582 |
||
|
|
|
|
S2 |
= |
|
4 |
=0,02 м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W1 |
|
= 0,41 |
=41 кг·м2/с |
|
|
|
|
|
|
|
0,01 |
|
|
|
|
|
W2 = |
3,31 =165,5 кг·м2/с |
|||
|
|
|
|
|
|
|
0,02 |
|
Так как |
|
н |
|
< 1000 на участке АВ и ВС, то применяем методику Фриделя [18]. Согласно выбранной методике |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
находим потери по формуле:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
P = 1 − |
2 |
+ |
2 |
f |
g |
+ 3.23 F H Fr |
−0.045 |
W |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
g |
|
f |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F = |
0.78 |
(1 − ) |
0.224 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
0.91 |
|
|
|
|
0.19 |
|
|
|
|
|
0.7 |
|
f |
|
g |
|
− |
g |
|
||||||||||
H = |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
f |
|
|
|
|
f |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Средняя скорость движения жидкости в трубе равна:
−0.035
(5.58)
(5.59)
(5.60)
v |
|
= |
Q |
f |
, |
|
|
|
|||||
c |
S |
|||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
Критерий Фруда определяется по формуле:
Frc
Найдем расход жидкой фазы в
Qf =
|
|
|
= |
2 |
|
c |
||
|
||
|
g D |
|
|
в |
объёме трубопровода по формуле:
Q (1−)
(5.61)
(5.62)
(5.63)
Q |
f |
|
1 |
=
0,00047 · (1- 0,37)= 0,000296 м3/с
Консорциум « Н е д р а »
168
Для первого участка:
Для второго участка:
H =
|
|
Qf |
2 |
= 0,0038 · (1- 0,37)= 0,00239 м3/с |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
= |
0,000296 |
= 0,03 |
м/с |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
с1 |
|
|
0,01 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
= |
0,002394 |
= 0,1197 м/с |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
с 2 |
|
0,02 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Fr |
|
|
= |
|
0,032 · |
|
|
= 0,0009 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,18·0,1 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c1 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
Fr |
|
|
= |
|
|
0,11972 · |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,18·0,158 = 0,0093 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
c2 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
F = |
0,0130.78 |
|
· (1-0,013) 0.224 = 0,0337 |
|
|||||||||||||||||
872 |
0.91 |
|
0,0000089 0.19 |
|
|
0,0000089 |
0.7 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
· |
|
|
0,00476 |
|
|
|
|
· 1-( |
) |
|||||||||
1,068 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00476 |
|
169
=135,19
По формуле (3.16) найдем потери давления на участке АВ и ВС:
P |
|
|
|
|
|
|
872 |
|
|
0,0000089 0.01 |
|
|
|
|
=18,85 Па |
|
= 1-0,013 |
2 |
+0,013 |
2 |
· |
|
|
|
· |
|
+ 3.23·0,0337·135,19·0,0009 |
-0.045 |
·41 |
||||
1 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
1,068 |
|
|
0,00476 |
|
|
-0.035 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
872 |
|
|
0,0000089 0.01 |
|
|
|
·165,5-0.035 =16,32 Па |
|||
P2 |
= 1-0,0132 |
+0,0132 · |
|
|
|
· |
|
+ 3.23·0,0337·135,1886·0,0093-0.045 |
||||||||
|
|
|
|
|
1,068 |
|
|
0,00476 |
|
|
|
|
|
Вывод
Консорциум « Н е д р а »
169
170
Из расчётов можно сделать вывод, что газонасыщенная нефть, по сборному коллектору, способна дойти от скважины до врезки за счёт собственного давления. Потери на трение незначительны. Следовательно, дополнительных насосов не требуется.
Консорциум « Н е д р а »
170