Вопрос 5 расчёты сложных трубопроводов

Ранее изложенная методика гидравлического расчета предполагает, что диаметр нефтепровода по длине не меняется. Такой трубопровод принято называть простым.

В действительности при постоянной величине внешнего диаметра труб нефтепровода внутренний диаметр меняется с изменением толщины стенок труб. Кроме того, на отдельных участках прокладываются параллельные трубопроводы (лупинги и резервные нитки). Такой трубопровод принято называть сложным.

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).

Алгоритм решения задачи на определение перепада давления:

1. Находятся скорости движения жидкости по участкам.

2. Для каждого участка трубопровода определяется режим движения жидкости по значению параметра Rе и ε.

3. Рассчитывается коэффициент гидравлического сопротивления λ, если расчет ведется по формуле Дарси-Вейсбаха, или выбираются по табл. 4.1 значения коэффициентов β и m, если расчет ведется по формуле Лейбензона.

4. Рассчитываются потери давления на каждом участке.

5. общие потери напора определяются как сумма потерь напора последовательно соединенных участков. На участках с параллельными нитками потери напора принимаются равными потерям напора в одной из них.

Для облегчения расчета используется замена расчета сложного трубопровода расчетом простого трубопровода использованием понятий эквивалентного диаметра и коэффициента расхода.

Эквивалентным диаметром принято называть диаметр простого трубопровода, пропускная способность которого равна пропускной способности реального нефтепровода при прочих равных условиях.

Эквивалентный диаметр определяется последовательным упрощением сложного трубопровода, используя формулы определения эквивалентного диаметра при параллельном и последовательном соединении участков.

При параллельном соединении n участков

, (4.35)

где D_эк – эквивалентный диаметр; D_i – диаметр каждой из ветвей сложного участка.

При последовательном соединении n участков

, (4.36)

где D_i – диаметр каждого из n последовательно соединенных участков; l_i – длина участка одного диаметра; L – суммарная длина последовательно соединенных участков.

Коэффициентом расхода K_р называют отношение пропускной способности нефтепровода данного диаметра Q к пропускной способности эталонного нефтепровода Q₀, при прочих равных условиях.

. (4.37)

Эталонный диаметр D₀ выбирается произвольно исходя из удобства расчетов. Обычно в расчётах принимают D₀ = 1 м.

Коэффициент расхода простого трубопровода диаметром

. (4.38)

Для участка с параллельными нитками

(4.39)