Кушниковского месторождения
.pdf
132
|
т.2 |
АГЗУ-82 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 111.2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 12.1 |
|
|
Исходные данные для расчета |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Длина участка АB, м |
|
|
|
L1 |
970 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке АB, м |
|
D1 |
0,077 |
|
||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
|
3 |
|
|
Q1 |
0,00021 |
|
Расход смеси на участке АB, м /сек |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Длина участка ВС, м |
|
|
|
L2 |
734 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке ВС, м |
|
D2 |
0,102 |
|
||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
6. |
|
3 |
|
|
Q2 |
0,0032 |
|
Расход смеси на участке ВС, м /сек |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
Плотность нефти, кг/м |
3 |
|
|
ρн |
881 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
Плотность растворенного в нефти газа, кг/м |
3 |
|
ρг |
0,921 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
9. |
Динамическая вязкость нефти, Па·с |
|
|
μн |
0,0095 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
10. Динамическая вязкость газа, Па·с; |
|
|
μg |
0,0000064 |
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
133
Продолжение таблицы 12.1
11. |
Объемная доля растворенного в нефти газа |
α |
0,28 |
|
|
||
|
|
|
|
12. |
Массовая доля растворенного в нефти газа |
х |
0,016 |
|
|
||
|
|
|
|
13. |
Абсолютная шероховатость, м |
e |
0,0015 |
|
|
||
|
|
|
|
Результаты расчета
1.Определим методику расчёта.
Для этого найдём значения показателей W и н/ г и сравним их с табличными [12].
|
|
= |
0,0095 |
= 1484,37 |
н |
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
Удельную массовую скорость квазижидкости находим по формуле, (кг·м2/с):
W = |
G |
, |
|
|
|
S |
|
|
(12.2) |
||
|
|
|
|
||
где G – массовый расход, кг/с; |
|
|
|
|
|
S – площадь сечения трубы, м2. |
|
|
|
|
|
G = Q , |
|
|
(12.3) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
G = |
0,00021 · 881 = 0,19 кг/с |
||
|
|
1 |
|
||
|
|
G |
= |
0,0032 · 881 = 2,82 кг/с |
|
|
|
2 |
|
|
|
(12.1)
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»
134
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S = |
|
вн |
, |
(12.4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
= |
3.14 · 0,0772 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
4 |
|
= 0,004654 м |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.14 · 0,1022 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
S2 |
= |
|
|
4 |
|
=0,01 м2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W = |
|
|
|
0,19 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0,004654 =40,83 кг·м |
/с |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
W |
|
|
= |
2,82 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
0,01 =282 кг·м |
/с |
|
|
|
|
|
||
Так как |
|
н |
|
1000 |
и W 100 на участке |
АВ, |
|
то применяем методику |
Локкарта-Мартенелли [методичка]. |
||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Следовательно, базовым уравнением для расчёта является:
Р |
= |
|
Р |
|
= |
Р |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
тр |
|
f |
|
f |
g |
g |
(12.5)
где Рf - потери давления, которые были бы, если бы по трубе текла только нефть с тем же массовым расходом, Па;
Рg – потери давления, которые были бы, если бы по трубе тёк только газ с тем же массовым расходом, Па;
Фf, Фg – поправочные коэффициенты.
2f = 1 + СХ + Х12 ,
|
2 |
=1+ C Х + Х |
2 |
, |
|
|
|
||
|
g |
|
|
|
(112.6)
(12.7)
Консорциум « Н е д р а »
135
где Х2 – параметр Мартенелли;
С – параметр двухфазности, берётся из таблицы в зависимости от Ref и Reg.
Для этого по формуле найдём значения чисел Рейнольдса по жидкости и по газу:
Re f = 4 Q f f
Dв f
Re |
|
= |
4 Q |
g |
|
g |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
g |
|
D |
|
|
||
|
|
|
g |
||||
|
|
|
в |
|
|
|
|
Q |
f |
= Q (1− ) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
где Qf – расход жидкой фазы в объёме трубопровода, м3/с;
- объёмное газосодержание.
(12.8)
(112.9)
(12.10)
|
|
|
Qf |
1 |
= 0,00021 · (1- 0,28)= 0,0001512 м3/с |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re f 1 = |
4 · 0,0001512 · 881 |
= 231,976 |
||
|
|
|
3.14 · 0,077 ·0,0095 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
= Q − Q |
f |
, |
|
|
|
(12.11) |
g |
|
|
|
|
|
||
где Qg – расход газовой фазы в объёме трубопровода, м3/с.
Qg1 =0,00021 - 0,0001512 =0,0000588 м3/с |
||
Reg1 = |
4 · 0,0000588 · 0,921 |
= 139,9 |
3.14 · 0,077 ·0,0000064 |
||
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»
Параметр Мартенелли можно найти следующим способом:
|
2 |
1 |
2−n |
|
g |
|
f |
n |
|
|
Х |
|
= |
|
−1 |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|||||||
|
|
х |
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|||||
136
(112.12)
где х – массовое газосодержание;
n – эмпирический показатель степени. Для участка АВ принимаем n=0,2.
|
|
|
|
|
|
|
2-0,2 |
|
|
|
|
0,2 |
|
|
0,016 |
0,921 |
|
0,0095 |
|
||||||
|
2 |
1- |
|
|
|
|||||||
Х |
|
= |
0,0162 |
|
|
· |
881 |
· |
|
=7,474 |
||
|
1 |
|
|
|
|
0,0000064 |
|
|
||||
Выбираем из таблицы [методичка] для участка АВ трубопровода, для случая, когда Ref 2000 и Reg 2000 значение параметра двухфазности С=5.
2 f 1
=
1+
5 |
+ |
1 |
= 2,963 |
|
7,474 |
||
7,474 |
Рf можно найти по формуле Дарси-Вейсбаха:
|
|
|
L v |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
= |
|
c |
|
f |
, |
f |
D |
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
в |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
(12.13)
где - коэффициент гидравлического сопротивления; vc – средняя скорость движения жидкости в трубе, м/с.
= |
64 |
, |
(112.14) |
|
|||
|
Re f |
|
|
Консорциум « Н е д р а »
v |
|
= |
Q |
f |
, |
|
|
|
|||||
c |
S |
|||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||
137
|
|
|
|
|
|
= |
64 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
231,976 = 0,276 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(12.15) |
|
|
|
vс1 |
= |
0,0001512 |
= 0,032 м/с |
||||
|
|
|
|
|
|
0,004654 |
|
|
|
|
Р |
|
= |
0,276·970·0,0322 |
· 881 |
= 1568,325 Па |
|||||
f 1 |
|
|
|
2·0,077 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Зная обе составляющие, находим потери на трение обеих участков трубопровода по формуле (11.5).
Так как
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
Р = |
2,963 · 1568,325 = 4646,95 Па |
1 |
1000 и W>100 на участке ВС, то применяем методику Чисхолма. Согласно выбранной методике
находим потери по формуле:
Р =1 + (Г |
2 |
−1) |
В |
|
|
2−n / 2 |
+ |
2−n |
|
|
||
|
(1 − ) |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
ш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
2 |
= |
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г22 = |
|
881 |
= 956,57 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,921 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(12.16)
(12.17)
B – безымянный параметр находится из табл. 12.2.
Таблица 112.2
|
|
Определение параметра В |
|
|
|
|
|
Г2 |
Wкг/м2·сек |
|
Параметр В |
Консорциум « Н е д р а »
До 90 |
До 500 |
|
От 500 до 1900 |
|
1900 и более |
От 90 до 784 |
До 600 |
|
Свыше 600 |
Свыше 784 |
Независимо |
|
|
138
4,8
2400/W
55/ |
W |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
520/ |
2 |
W |
|
||
Г |
|
||||
21/Г |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
W |
|
|
15000/(Г · |
) |
||||
|
|||||
n – эмпирический коэффициент, подбираемый опытным путем, для шероховатых труб n→0. Принимаем n=0,1.
|
|
|
|
|
|
g |
|
2 |
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−600 |
D |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
= В |
0,5 |
+ |
|
|
+10 |
|
в |
|||
ш |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1−4 n )
(12.18)
В |
= |
ш2 |
|
1500 |
|
956,57 |
282 |
|
|
0.0000064 |
|
2 |
-600·0,0015 |
|
|
1-4·0.1 |
· |
0,102 |
∙ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
· 0.5· 1+ |
|
|
|
|
|
|||
|
|
+ 10 |
|
|
=1248,9 |
|||
|
|
0.0095 |
|
|
|
|
|
|
По формуле (11.16) найдем потери давления на участке ВС:
Ртр2
=
1 + (956,57 - 1)·( 0·(0,016 ·(1 - 0,016))(4-0.1)/2 + 0,0162-0.1) = 1,43Па
Найдём общие потери давления при движении продукции:
|
Р |
трi |
|
i |
|
= Р |
+ Р |
тр1 |
тр2 |
=
4646,95+1,43 = 6645,14 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,
Консорциум « Н е д р а »
139
дополнительных насосов не требуется.
13. 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-1а и от ВРП-1а до нагнетательной скважины № 238. Схема изображена на рис. 12.1.
Схема движения подтоварной воды
|
ВРП-1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скв. №855 |
|
|
|
|
|
КНС |
|
|
B |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C
А
Рис. 112.3
Таблица 113.3
Исходные данные
1. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке AB, м |
D1 |
0,071 |
|
|
|
|
2. |
Расход жидкости на участке AB, м3/с |
Q1 |
0,00083 |
|
|
|
|
3. |
Длина участка трубопровода AB, м |
L1 |
999 |
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »