Практические работы по ПТХСП

Окончание таблицы 3

Типовая задача 3

Пример:

Задан перепад давления на сборном коллекторе Р=0,08 МПа. Известны: массовый расход нефти G=824 т/сут, плотность нефти ρ=870 кг/м3 и ее кинематическая вязкость ν=0,8*10-4 м2/с, длина его L=13 км,

шероховатость стенок трубы =0,15мм, d1=0,25, d2=0,29, d3=0,35, d4=0,4, d5=0,45 м. Определить диаметр коллектора для перекачки нефти.

Задача такого типа решается графоаналитическим способом, поскольку коэффициент гидравлического сопротивления λ зависит от числа Рейнольдса, а, следовательно, и от неизвестного диаметра.

Решение:

Находим скорость по формуле (15)

1.Находим параметр Рейнольдса по формуле (22)

Re = ω1 × d = 698,22 ;

1 ν

Re2 = 601,92 ; Re3 = 498,73; Re4 = 436,39 ; Re5 = 387,90.

Так параметр Рейнольдса меньше 2320, следовательно, ламинарный режим течения.

2.Определим коэффициент гидравлического сопротивления по формуле (21):

λ= 64 ,

Re

λ1=0,0917;λ2=0,1063;λ3=0,1283;λ4=0,1467;λ5=0,1650.

3.Определим перепад давления по формуле (14):

DP = λ × l × ω2 × ρ, d 2

23

∆P1=0,1035 МПа;∆P2=0,0572 МПа;∆P3=0,0269 МПа;∆P4=0,0158 МПа;∆P5=0,0099 МПа.

4.Строим график DРZ = ¦(d). Используя этот график и заданный перепад давления, определяем требуемый диаметр коллектора.

Задание:

Задан перепад давления на сборном коллекторе Р. Известны: массовый расход нефти G, плотность нефти ρ и ее кинематическая вязкость ν, длина его L, шероховатость стенок трубы . Определить диаметр коллектора для перекачки нефти.

24

Таблица 4

Исходные данные к заданию 3

Продолжение таблицы 4

Окончание таблицы 4

2. Гидравлические расчёты сложных трубопроводов

Различают четыре категории сложных трубопроводов:

I.Коллектор постоянного диаметра с распределенным по длине отбором продукции (раздаточный коллектор в резервуарах, отстойниках, сепараторах).

II.Сборный коллектор переменного диаметра с распределенным по длине поступлением продукции (система сбора скважинной продукции).

III.Коллектор с параллельным участком трубопровода (байпас на

водоводах).

IV. Замкнутый коллектор (кольцевой водовод).

2.1. Гидравлический расчет трубопровода I категории

Введем понятие о двух расходах:

∙транзитный расход жидкости QT, который поступает на участки, примыкающие к рассматриваемому;

∙путевой расход жидкости (QП – суммарный путевой расход жидкости), который отбирается по длине коллектора через как

сумма всех отборов qi по длине. Уравнение материального баланса

i =1

где qi - объёмные расходы жидкости в ответвлениях.

Расчетная схема сложного трубопровода I категории представлена на рис. 2.

Рис. 2. Расчетная схема сложного трубопровода I категории

28

3.Рассчитывается коэффициент гидравлического сопротивления λ, если расчет ведется по формуле Дарси-Вейсбаха, или выбираются по табл. 1 значения коэффициентов β и m, если расчет ведется по формуле Лейбензона.

4.Рассчитываются потери давления на каждом участке.

5.Рассчитывается общая потеря давления по всей длине коллектора, как сумма потерь на отдельных участках.

2.2. Гидравлический расчет трубопровода II категории

Возможно два варианта трубопроводов данной категории.

Первый – последовательное соединение труб разного диаметра. В этом случае расход жидкости остается постоянным по всей длине трубопровода Q = const , а потери напора в трубопроводе будут равны сумме потерь напора на участках:

Второй вариант – переменный диаметр трубопровода и переменный по длине расход.

Уравнение материального баланса:

i =1

Так как диаметры труб по участкам разные, то на разных участках возможны различные режимы течения (рис. 6.3).

Рис. 3. Расчетная схема сложного трубопровода II категории

Алгоритм задачи на определение потери давления по всему трубопроводу аналогичен алгоритму предыдущей задачи.

30

2.3. Гидравлический расчет трубопровода III категории

Ответвления от основной магистрали могут быть замкнутыми и разомкнутыми.

Для замкнутых ответвлений – лупингов (от англ. – петля) – справедливы соотношения:

1.Расход, проходящий через весь разветвленный участок, равен сумме расходов в отдельных ветвях:

∙Потери напора для всего разветвления и в любой его ветви равны между собой, так как разность напоров в точках A и B одинакова для всех ветвей:

где Qобщ и hобщ – соответственно расход и потери напора на всем разветвленном участке.

Характеристика сложного трубопровода, имеющего замкнутое ответвление представлена на рис. 4.

Рис. 4. Характеристика сложного трубопровода, имеющего

замкнутое ответвление

2.4. Увеличение пропускной способности трубопровода

Для увеличения пропускной способности трубопровода можно использовать или вставку большего диаметра или лупинг. Ответить на вопрос: «Что лучше?» поможет расчет гидравлического уклона: лучшим будет тот вариант, где i - минимально.

31