Кабановского месторождения
.pdf
45 4. Водоводы системы заводнения отработали свой нормативный срок, необходима их замена на новые гибкие
полимерно-металлические трубы.
Глава 2. Техническая часть
2.1 Гидравлический расчет сложного однофазного трубопровода.
По водоводу, выполненному из стальных труб, подают воду к нагнетательным скважинам № 270. Найти потери и сравнить с фактическими, если перепад давления от ВРП до скв №270 составляет 9 КПа.
Таблица 2.1
|
Исходные данные. |
|
Длина первого участка трубопровода |
|
L1=460 м |
Внутренний диаметр первого участка трубопровода |
|
Dвн1=0,104 м |
Расход жидкости на первом участке |
|
Q1=0,000822 м3/с |
Плотность воды |
|
в=1150 кг/м3 |
Динамическая вязкость воды |
|
в=1,1*10-3 Па*с |
Абсолютная шероховатость труб |
|
е=1,5*10-4 м |
|
|
Расчёт. |
Консорциум « Н е д р а »
Расчёт проводим по формуле Лейбензона:
|
|
Q |
2−m |
|
m |
L |
|
|
|
|
|
|
|
||
P |
= |
|
|
|
5−m |
||
тр |
|
|
|
D |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вн |
|
||
где |
– эмпирический коэффициент; |
Q |
– расход жидкости, м3/с; |
|
2 |
|
– кинематическая вязкость жидкости, м /с; |
– плотность воды, кг/м3; |
|
L |
– длина трубопровода, м; |
Dвн |
– внутренний диаметр трубопровода, м; |
|
|
m |
– эмпирический коэффициент. |
|
|
= |
|
|
|
||
|
где – динамическая вязкость жидкости, Па с.
|
1,1 10 |
−3 |
|
|
|
|
|
|
|
= |
= 9,56 10 |
−7 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1150 |
|
м /с. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
4 |
|
2−m |
|
|
|
|
|
= |
|
||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
A |
– эмпирический коэффициент. |
46
(2.1)
(2.2)
(2.3)
Консорциум « Н е д р а »
47
1.Определим режим движения для первого участка трубопровода. Для этого определим числа РейнольдсаRe, Reпер1
иReпер2.
Re = |
v D |
= |
4 Q |
= |
4 Q |
|
|
вн |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
D |
|
|
|
|
вн |
|
|
вн |
|
где v – средняя скорость движения жидкости в трубе, м2/с.
(2.4)
Re |
|
= |
4 0,00082 |
|
1 |
0,104 9,56 10 |
|||
|
3,1416 |
|||
|
|
−7
10501
Так как Re1 2320, то режим течение турбулентный.
|
|
|
Re |
|
|
= |
59,5 |
||
|
|
|
пер1 |
|
8 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re |
|
= |
665 − 765 lg |
||||
|
|
пер2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
– относительная шероховатость внутренней стенки трубы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
= |
2 е |
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вн |
(2.5)
(2.6)
(2.7)
где
e
– абсолютная шероховатость труб, м.
|
|
2 1 10 |
−3 |
|
|
|
1 |
= |
|
= 0,019 |
|
||
0,104 |
||||||
|
|
|
|
|||
Re |
|
= |
59,5 |
= 5516 |
|
пер1 |
|
8 |
|||
|
|
0,019 |
7 |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
48
R |
|
= |
665 − 765 lg 0,019 |
=104302 |
|
пер2 |
0,019 |
||||
|
|
|
|||
|
|
|
|
Так как Re1<Reпер2, следовательно, имеем режим гладких труб. Значит коэффициент m=0,25, а коэффициент А=0,3164.
|
|
|
0,3164 |
|
4 |
|
2−0,25 |
|
|
= |
= 0,2414 |
||||
1 |
2 |
|
3,1415 |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
P |
= 0,2414 |
0,000822−0,25 |
(9,56 10 |
−7 )0,25 1150 460 |
= 9128Па. |
|
|
|
|||
тр1 |
|
|
0,1045−0,25 |
|
|
|
|
|
|
||
Сравним фактические и рассчитанные перепады давления: Скв №270
∆ факт = 9000 Па; ∆ расч = 9128 Па;
∆= 9128 − 9000 = 1,42% 9000
Из расчёта делаем вывод, что трубопровод работает в нормально режиме. Погрешность между фактическими показателями и расчетными не превышают 5%.
Консорциум « Н е д р а »
49
2.2 Гидравлический расчет сложного двухфазного трубопровода.
По трубопроводу выполненный из старых стальных труб транспортируется газонасыщенная нефть от скважины №
229 до АГЗУ-1. Определить общий перепад давления и сравнить с фактическим. Фактический перепад давления 20 КПа
|
Таблица 2.1 |
Параметры трубопровода |
|
Наименование параметра. |
Значение параметра. |
Длина 1 участка |
L1=1400 м |
Внутренний диаметр труб на 1 участке |
D1=100 мм |
Общий объемный расход смеси на 1 участке |
Q1=145 м3/сут |
Объемное расходное газосодержание на 1 участке |
1=19 % |
Плотность нефти |
н=887 кг/м3 |
Плотность газа |
г=1,24 кг/м3 |
Динамическая вязкость эмульсии |
э=10,64 10-3 Па с |
Динамическая вязкость газа |
г=2,1 10-6 Па с |
Абсолютная шероховатость труб |
е=1*10-3 м |
Массовое газосодержание на 2 участке |
1=0,058 |
Консорциум « Н е д р а »
Расчёт:
Определим методику расчёта.
Для этого найдём значения показателей
W
50
ии сравним их с табличными.
нг
|
|
|
10,64 10 |
−3 |
|
|
э |
= |
|
= 5067 1000 |
|||
|
|
|
|
|||
|
|
2,1 10 |
−6 |
|||
|
|
|
||||
г |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W = |
G |
||
|
|
|
S |
|||
|
|
|
|
|
|
|
где
G
–массовый расход, кг/с;
S
– площадь сечения трубы, м2.
|
|
|
G = Q |
|||
G |
|
= 1,67 10 |
−3 |
887 = 1,49 |
||
|
|
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
S = |
|
2 |
|
|
|
|
|
вн |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
2 |
|
S |
= |
3,1415 0,1 |
= 0,00785 |
|||
|
|
|
||||
1 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг
м
/ с
2 |
|
|
|
|
|
|
W |
= |
1,49 |
= 190 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
1 |
0,00785 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2 |
|
|
|
Определение методика расчета |
|||||
W,кг/м2 ∙ с |
|
н |
|
Методика расчета |
|
|||
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
До 100 |
Свыше 1000 |
|
Локкарта-Мартенелли |
|
||||
Свыше 100 |
Свыше 1000 |
|
Чисхолма |
|
|
|||
Независимо |
До 1000 |
|
Фриделя |
|
|
|
||
Консорциум « Н е д р а »
Так как
|
н |
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
51
и > 100, то применяем методику Чисхолма.
Исходное уравнение:
∆ = ∆ |
+ ∆ |
∙ (Г2 − 1) ∙ { ∙ [х ∙ (1 − х)]2− |
|
+ х2− } |
|
2 |
(2.10) |
||||
0 |
0 |
|
|
|
|
Определим параметр Чисхолма для шероховатых труб:
Г2 = н = 887 = 721г 1,24
Найдем массовое газосодержание:
х = ;
где = ∙ ;
= ∙ = 1,67 ∙ 10−3 ∙ 0,21 = 3,5 ∙ 10−4 м3/с= 3,5 ∙ 10−4 ∙ 1,21 = 4,235 ∙ 10−4 кг/с
Тогда:
х = 4,235 ∙ 10−4 = 2,84 ∙ 10−4 1,49
Для шероховатых труб: → 0.
Наконец найдем перепад давлений:
∆ = 18363 + 18363 ∙ (721 − 1) ∙
Консорциум « Н е д р а »
52
∙ {15 ∙ [0,000284 ∙ (1 − 0,000284)]2 + 0,0002842} = 19863 Па
Сравним фактические и рассчитанные перепады давления: Скв №229
∆ факт = 20000 Па; ∆ расч = 19863 Па;
∆= 20000 − 19863 = 0,7% 20000
Из расчёта делаем вывод, что трубопровод работает в нормальном режиме. Погрешность между фактическими показателями и расчетными не превышают 5%, дополнительных насосов для увеличения давления не требуется.
2.3 Расчет нефтегазового сепаратора
Технологический расчет
Сепаратор находится на УПСВ. Для расчета выбираем аппарат С-1. Работающий как трехфазный сепаратор. Сначала продукция поступает в аппараты С-1, С-2, работающие параллельно. В них обводненность падает с 81% на входе до 60% на выходе. После них продуция поступает Буон. Суммарный дебит месторождения 968 м3/сут, с запасом возьмем 1000 м3/сут.
1.Объемная нагрузка сепаратора по поступающей жидкости:
2.Обводненность продукции:
3.Рабочее давление в сепараторе:
4.Рабочая температура в сепараторе:
Таблица 2.3
Исходные данные для расчета:
Q =1000 м3/сут.
|
= 0,08 |
|
|
н |
|
P=0.8 Мпа |
||
T = 40 |
С |
|
|
||
Консорциум « Н е д р а »
5.Плотность сепарированной нефти в стандартных условиях:
6.Динамическая вязкость сепарированной нефти:
7.Газонасыщенность жидкости, поступающей в сепаратор:
8.Объемный состав газа в стандартных условиях
Азот |
3,83 |
Углекислый газ |
1,14 |
Метан |
26,41 |
Этан |
17,85 |
Пропан |
27,88 |
Изобутан |
3,46 |
|
|
Нбутан |
10,29 |
Изопентан |
3,13 |
|
|
Нпентан |
3,22 |
Нгексан |
2,36 |
|
|
Гептан |
0,38 |
Остаток |
0,05 |
Сумма |
100 |
|
|
53
|
|
= 887 |
3 |
|
н |
|
кг/см |
||
|
|
|
|
|
|
н |
=10,64 |
мПа с |
|
|
||||
|
|
|
||
Г0 |
= 30,2 |
м3/т. |
||
|
|
|
||
Константы равновесия
125
3
28
6.5
1.8
0,8
0,65
0,24
0,2
0,071
0,0181
0
Значения констант фазового равновесия определяем из таблиц (практические занятия расчет сепаратора). Сепаратор
изображен на рисунке 2.2
Консорциум « Н е д р а »
vk.com/id446425943
Консорциум « Н е д р а »