Софинско-Дзержинского месторождения
.pdf
171
5.6 Гидравлический расчет сложного трубопровода, транспортирующего однофазную жидкость
Определить потери давления, которые возникнут при движении по трубопроводу сточной воды от БГ до
поглощающей скважины №101п. Схема изображена на рис. 5.6.
Схема движения пластовой воды
ВРП
БГ
Скв.101п
Рис. 5.6
Таблица 5.11
Исходные данные
Внутренний диаметр трубопровода на участке AB, м |
D1 |
0,203 |
Расход жидкости на участке AB, м3/с |
Q1 |
0,044 |
Длина участка трубопровода AB, м |
L1 |
50 |
Внутренний диаметр трубопровода на участке BC, м |
D2 |
0,98 |
Расход жидкости на участке BC, м3/с |
Q2 |
0,044 |
Длина участка трубопровода BC, м |
L2 |
500 |
Абсолютная шероховатость трубопровода, м |
e |
0,001 |
Плотность пластовой воды, кг/м3 |
ρ |
1170 |
Динамическая вязкость пластовой воды, Па·с. |
μ |
0,0005 |
Консорциум « Н е д р а »
171
172
Результаты расчета Для горизонтального трубопровода потери вычисляем по формулам Дарси-Вейсбаха [18]:
|
|
|
|
L |
v |
2 |
|
|
|
|
|
P = |
c |
|
(5.64) |
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
тр |
|
D |
|
2 |
|
||
|
|
|
|
в |
, |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
L - длина трубопровода, м; |
|
|
|
|
|
|
||
D |
в - внутренний диаметр трубопровода, м; |
|
|||||||
|
|
||||||||
g |
|
|
2 |
; |
|
|
|
|
|
|
- ускорение силы тяжести, м/с |
|
|
|
|
|
|||
- 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: |
|||||||||
|
|
= |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.65) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где - динамическая вязкость жидкости, Па×с.
= |
0,0005 |
= 4,27·10-7 м2/сек |
1170 |
где - плотность жидкости, кг/м3.
Консорциум « Н е д р а »
172
173
Определим режим движения для трубопровода. Для этого определим числа Рейнольдса Re, Reпер1и Reпер2.
Re = |
v D |
вн |
= |
4 Q |
= |
4 Q |
|
, |
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
вн |
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вн |
|
|
|
(5.66)
где v – средняя скорость движения жидкости в трубе, м2/с.
4 · 0,044
Re1 = 3.14 · 0,203 ·4,27·10-7 = 646029,67
4 · 0,044
Re 2 = 3.14 · 0,98 ·4,27·10-7 = 133820,42
Так как Re1 2320 и Re2>2320, то режим течение на участке АВ, ВС - турбулентный. Турбулетное течение бывает трех типов:
если 2320 Re Reпер1 , то это режим гидравлических гладких труб;
если |
Reпер1 Re Reпер2 |
, то это режим переходной зоны; |
||||||||
|
Re Reпер2 |
, то это режим квадратичного трения. |
||||||||
|
|
|
Re |
|
= |
59,5 |
, |
|
||
|
|
|
пер1 |
|
8 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re |
|
= |
665 − 775 lg |
, |
||||
|
|
пер2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где – относительная шероховатость внутренней стенки трубы.
(5.67)
(5.68)
(5.69)
(5.70)
(5.71)
= 2 е ,
Dвн
(5.72)
где е – абсолютная шероховатость труб, м.
|
1 |
|
=
2 · 0,001
0,203 = 0,01
Консорциум « Н е д р а »
173
174
|
|
|
|
2 |
= 2 · 0,001 |
= 0,002 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,98 |
|
|
|
||
Находим число Рейнольдса на участке АВ: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Reпер1(1) |
= |
59.5 |
= 11487,65 |
|||||||||
|
|
0,012 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re |
|
|
|
= |
665 - lg 0,01 |
= 219500,01 |
||||||||
пер2(1) |
|
|
|
|
0,01 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Находим число Рейнольдса на участке ВС: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re |
|
|
|
|
|
= |
|
|
59.5 |
|
|
|
|
|
пер1(2) |
0,0022 |
= 72285,98 |
||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
Re |
|
|
|
= |
665 - lg 0,002 |
= 1364855,95 |
||||||||
пер2(2) |
|
|
0,002 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Так как ReАВ>Reпер2(АВ), следовательно, имеем режим квадратичного трения.Для режима квадратичного трения определяется по формуле Никурадзе [18]:
= |
1 |
|
|
(5.73) |
(1,74 − 2 lg ) |
2 |
|
||
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 = |
|
= 0,01 |
|
|
(1,74-2·lg 0,01)2 |
||
Так как Reпер1(ВС) < Re1 < Reпер2(ВС), следовательно, имеем на участке ВС режим переходной зоны. Для режима
переходной зоны |
определяется по формуле Белоконя [18]: |
|||
|
= (1,83 lg Re−1.7) |
|
−1 |
(5.74) |
|
2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
= ((1,83 · lg 133820,42 – 1,7)2 )-1 = 0,02 |
По формуле определим среднюю скорость течения жидкости, м/с:
Консорциум « Н е д р а »
174
175
v |
|
= |
4 Q |
|
c |
2 |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
D |
B |
v |
c1 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
v |
c |
|
|
|
|
(5.75)
4 · 0,044
3.14 · 0,2032 = 1,360163 м/с
|
= |
4 · 0,044 |
= 0,06 |
м/с |
|
2 |
3.14 · 0,982 |
||||
|
По формуле (3.22) найдем потери в трубопроводе на участке АВ и ВС:
Pтр1
=
1170·0,01 · 50 ·1,3601632 |
= 2666 |
Па |
|
2· 0,203 |
|||
|
|
Pтр2
=
1170·0,02 |
· 500 ·0,062 |
= 21,49 |
Па |
|
2· |
0,98 |
|||
|
|
Общие потери на участках АВ и ВС равны:
Pтр
= P |
+ P |
тр1 |
тр2 |
=
2666 + 21,49 = 2687,49 Па
Выводы
Суммарные потери давления на трение и на местные сопротивления по длине трубопровода составляют 2687,49 Па.
Выполненный гидравлический расчет водовода в рабочем режиме показал, что существующий водовод обеспечит пропуск заданного количества жидкости.
Консорциум « Н е д р а »
175
176
5.7 Общие выводы по расчетной части
Из расчёта трубопроводов делаем вывод, что трубопроводы работают в нормальном режиме. Погрешность между фактическими показателями и расчетными не превышают 5%. Это говорит о том, что внутри трубопровода отсутствуют отложения, увеличивающие сопротивление при движении жидкости.
Расчет сепаратора показал что время пребывания жидкой фазы в сепараторе τ=7,1 мин,
Wфак=0,072 м/с < Wдоп=0,46 м/с, условия эксплуатации сепаратора обеспечивают получение газовой и жидкой фаз необходимого качества.
Расчет отстойника показал, что фактически установленный отстойник справляется с поставленной задачей, время пребывания жидкой фазы в отстойнике больше 10 мин.
Механический расчет обоих аппаратов показал что фактически нагрузки меньше предельно допустимых, условие прочности выполняется.
Консорциум « Н е д р а »
176
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 »
177
6. Экология и охрана труда на УПН
Для охраны атмосферного воздуха от загрязнений следует предусматривать:
-герметизацию технологических процессов сбора, подготовки и транспорта нефти, газа и пластовой воды;
-утилизацию нефтяного газа;
-направление газообразных сред на факел для сжигания при разгрузке и продувке аппаратов;
-предотвращение выбросов в атмосферу окиси углерода, сернистого ангидрида и других вредных веществ,
получающихся при сжигании сбросных газов на факеле в размерах, превышающих ПДК;
-снижение загазованности рабочей зоны при перекачках сжиженных газов и сред, насыщенных растворенными углеводородными газами, за счет преимущественного применения насосов, системы уплотнения валов которых практически исключают утечку перекачиваемых сред (двойные торцовые уплотнения, сальниковые уплотнения с подачей уплотнительной жидкости и др.);
при технико-экономическом обосновании - очистку газа от сероводорода и меркаптанов, утилизацию получаемых при этом «кислых» газов с элементарной серой.
Рациональное использование и охрана земель должна обеспечиваться следующими мероприятиями:
-соблюдением нормативов плотности застройки;
-использованием для строительства территорий, считающихся малопригодными для сельскохозяйственного и лесохозяйственного пользования;
-прокладкой коммуникаций в коридорах с минимально допустимыми по нормам расстояниями между ними;
-локализацией загрязнений непосредственно на месте образования;
Консорциум « Н е д р а »
177
178
-применением для защиты трубопроводов от почвенной коррозии наряду с наружной защитой катодной поляризации;
-контролем качества сварных стыков физическими и радиографическими методами;
-организацией учета забираемой и возвращаемой воды;
-в системе сброса стоков должны предусматриваться приспособления для отбора проб и учета количества поступающих сточных вод;
-санитарно-защитными зонами для сооружений канализации в соответствии с требованиями раздела «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий»;
-строительством очистных сооружений сточных вод и канализования объектов с учетом количества, качественного состава и режима отведения сточных вод.
С целью защиты от загрязнения поверхности земли и водоемов проектом должны предусматриваться:
-напорная герметизированная схема сбора и транспорта нефти и нефтяного газа, полностью исключающая при нормальном технологическом режиме возможность загрязнения окружающей среды и попадания продукции нефтяных скважин в водоемы;
-обваловка площадок устьев скважин по периметру земельным валом с целью локализации загрязнений при авариях;
-размещение технологического оборудования на канализуемых площадках;
-организация зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводных сооружений;
Консорциум « Н е д р а »
178
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 »