Карповского месторождения
.pdf
70
W |
3 |
|
=
0,7866 |
=187,3 кг·м2/с |
0,0042 |
|
Так как
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
< 1000 на участке АВ, ВС и DC то применяем методику Фриделя. Согласно данной методике потери
давления на трение могут быть определены из соотношения:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0.91 |
|
|
|
|
|
0.19 |
|
|
|
|
|
0.7 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
f |
|
|
|
g |
|
− |
g |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
H = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
(9.5)
(9.6)
(9.7)
Средняя скорость движения жидкости в трубе равна:
vc = |
Q f |
, |
(9.8) |
|
S |
||||
|
|
|
Критерий Фруда определяется по формуле:
|
2 |
|
|
Frc = |
c |
(9.9) |
|
g Dв |
|||
|
|
Найдем расход жидкой фазы в объёме трубопровода по формуле:
Q |
|
= Q (1−) |
|
(9.10) |
f |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Qf |
1 |
= 0,0009 · (1- 0,27)= 0,000657 м3/с |
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
71
|
|
|
Qf |
2 |
= |
0,0009 · (1- 0,27)= 0,000657 м3/с |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qf |
3 |
= |
0,0009 · (1- 0,27)= 0,000657 м3/с |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для первого участка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vс1 |
= |
0,000657 |
= 0,156 м/с |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0042 |
|
|
|
|
|
|
Для второго участка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vс 2 |
= |
0,000657 |
|
= 0,140 м/с |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0047 |
|
|
|
|
|
|
Для третьего участка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vс 3 |
= |
0,000657 |
|
= 0,156 м/с |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0042 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Frc1 = |
|
|
|
|
0,1562 · |
|
= 0,0345 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
9,18·0,073 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Frc 2 = |
|
|
|
|
0,1402 · |
|
= 0,0259 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
9,18·0,077 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Frc3 = |
|
|
|
|
0,1562 · |
|
|
= 0,0342 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
9,18·0,073 |
|
|
|||||||||
|
|
|
F = |
0,0150.78 |
· (1-0,015) 0.224 = 0,0377 |
|
|
||||||||||
H = |
874 |
0.91 |
0,0000089 0.19 |
|
|
|
0,0000089 |
|
0.7 |
||||||||
|
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
|
|
· 1-( |
0,00743 |
) |
=129,4 |
||
|
1,024 |
|
|
|
0,00743 |
|
|
|
|
|
|||||||
По формуле (9.5) найдем потери давления на участке АВ, ВС и DС:
Консорциум « Н е д р а »
72
P1
P2
P3
= 1-0,0152 +0,0152 |
|
874 |
|
0,0000089 0.01 |
+3.23·0,0377129,4·0,0345-0.045 ·188,047-0.035 = =16,44 Па |
||||||||||
|
|
|
· |
|
|||||||||||
|
|
|
|
1,024 |
|
0,00743 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
874 |
|
|
0,0000089 0.01 |
|
167,362-0.035 = =16,70 Па |
|||||
= 1-0,0152 +0,0152 · |
|
|
|
· |
|
+3.23·0,0377·129,4·0,0259-0.045 |
|||||||||
|
|
|
|
|
1,024 |
|
0,00743 |
|
|
|
|
|
|||
= |
|
|
|
|
874 |
|
|
0,0000089 0.01 |
|
|
|
= =16,45 Па |
|||
|
+0,015 |
|
· |
|
|
|
· |
|
+3.23·0,0377·129,4·0,0342 |
|
187,286 |
|
|||
1-0,015 |
2 |
2 |
|
|
-0.045 |
-0.035 |
|||||||||
|
|
|
1,024 |
|
0,00743 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Найдём общие потери давления:
|
Р |
трi |
|
i |
|
= Р |
+ Р |
+ Р |
тр1 |
тр2 |
тр3 |
=
16,44 +16,70+16,45 = 49,59 Па
Вывод
Из расчётов можно сделать вывод, что газонасыщенная нефть, по сборному коллектору, способна дойти от скважины до нефтяного колодца за счёт собственного давления. Потери на трение незначительны. Следовательно,
дополнительных насосов не требуется.
Консорциум « Н е д р а »
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 »
73
10. Гидравлический расчет сложного трубопровода, транспортирующего однофазную жидкость
Технические условия для выполнения расчета
Определить потери давления, которые возникнут при движении по трубопроводу подтоварной воды от БКНС-2 до ВРП-1 и от ВРП-1 до нагнетательной скважины № 127. Схема изображена на рис. 2.9. Исходные данные взяты в соответствии с технологическим режимом эксплуатации нагнетательных скважин.
|
|
|
|
|
Схема движения подтоварной воды |
||
|
ВРП-1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скв. №127 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
БКНС-2 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C
А
Рис. 2.9
Таблица 10.1
Исходные данные
1. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке AB, м |
D1 |
0,207 |
|
|
|
|
2. |
Расход жидкости на участке AB, м3/с |
Q1 |
0,009 |
|
|
|
|
3. |
Длина участка трубопровода AB, м |
L1 |
400 |
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
74
4. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке BC, м |
D2 |
0,1 |
|
|
|
|
5. |
Расход жидкости на участке BC, м3/с |
Q2 |
0,0018 |
|
|
|
|
6. |
Длина участка трубопровода BC, м |
L2 |
445 |
|
|
|
|
7. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке CD, м |
D3 |
|
|
|
|
|
8. |
Расход жидкости на участке CD, м3/с |
Q3 |
|
|
|
|
|
9. |
Длина участка трубопровода CD, м |
L,3 |
|
|
|
|
|
10. |
Абсолютная шероховатость трубопровода, м |
e |
0,002 |
|
|
|
|
11. |
Плотность пластовой воды, кг/м3 |
ρ |
1000 |
|
|
|
|
12. |
Динамическая вязкость пластовой воды, Па·с. |
μ |
0,001 |
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
75
Результаты расчета
Для горизонтального трубопровода потери вычисляем по формулам Дарси-Вейсбаха [12]:
|
|
|
|
L |
v |
2 |
|
|
|
|
|
P |
= |
c |
, |
(10.1) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
тр |
|
D |
|
2 |
|
||
|
|
|
|
в |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
L - длина трубопровода, м; |
|
|
|
|
|
|
||
D |
в - 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.
(10.2)
= 0,0011000 = 0,000001 м2/сек
Консорциум « Н е д р а »
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 »
76
где - плотность жидкости, кг/м3.
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 |
|
|
|
где v – средняя скорость движения жидкости в трубе, м2/с.
(10.3)
Re |
1 |
|
|
Re |
|
Re |
3 |
|
|
= |
|
|
4 · 0,009 |
|
= 55386,32 |
|
3.14 · 0,207 ·0,000001 |
||||
|
= |
4 · 0,0018 |
= 22929,94 |
||
2 |
3.14 · 0,1 ·0,000001 |
||||
= |
|
4 · 0,0018 |
|
= 31410,87 |
|
3.14 · 0,073 ·0,000001 |
|||||
|
Так как Re1 2320 и Re2>2320, то режим течение на участке АВ, ВС и CD - турбулентный. Турбулетное течение |
|
бывает трех типов: |
|
|
- |
если 2320 Re Reпер1 , то это режим гидравлических |
гладких |
|
|
(10.4) |
труб; |
|
|
- |
если Reпер1 Re Reпер2 , то это режим переходной зоны; |
(10.5) |
- |
Re Reпер2 , то это режим квадратичного трения. |
(10.6) |
Re |
|
= |
59,5 |
, |
|
пер1 |
|
8 |
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(10.7)
Консорциум « Н е д р а »
77
Re |
|
= |
665 − 775 lg |
, |
|
пер2 |
|
||||
|
|
|
|||
|
|
|
|
где – относительная шероховатость внутренней стенки трубы.
= 2 е ,
Dвн
где е – абсолютная шероховатость труб, м.
|
1 |
= |
2 · 0,002 |
= 0,019 |
|
|
|
|
|
0,207 |
|
2 |
= |
2 · 0,002 |
= 0,04 |
||
|
|
|
|
0,1 |
|
|
3 |
= |
2 · 0,002 |
= 0,055 |
|
|
|
|
|
0,073 |
|
Находим число Рейнольдса на участке АВ:
(10.8)
(10.9)
Re |
пер1(1) |
|
=
59.5
0,0192 = 5516,4
Re |
пер2(1) |
|
=
665 - lg 0,019
0,019 = 104302,82
Находим число Рейнольдса на участке ВС:
Re |
пер1(2) |
|
=
59.5
0,042 = 2355,93
Reпер2(2) |
= |
665 - lg 0,04= 43360,6 |
|
|
0,04 |
Консорциум « Н е д р а »