Поделиться Поделиться

Гидравлический расчет нефтепроводов

Теоретическая часть

Гидравлический расчет трубопроводов предусматривает определение его диаметра или пропускной способности, или необходимого перепада давления.

Гидравлический расчет нефтепроводов ведется на основе уравнения Бернулли

Гидравлический расчет нефтепроводов - Инвестирование - 1 , (1.1)

где Z1, Z2 – геодезические отметки; P1, P2 – давление; ρ – плотность жидкости; υ – средняя скорость жидкости; α1 и α2 – коэффициенты Кариолиса

(в практических расчетах для турбулентного режима движения α ≈ 1); hn – путевые потери напора.

Путевые потери напора в общем случае складываются из потерь на внутреннее трение жидкости по длине трубопровода (hтр) и из потерь на местные сопротивления (hм) (задвижки, диафрагмы, повороты и т.д.)

hп = hтр + hм (1.2)

При гидравлическом расчете напорного нефтепровода местными сопротивлениями можно пренебречь. Потери напора по длине трубопровода

при установившемся движении определяются по формуле Дарси-Вейсбаха

Гидравлический расчет нефтепроводов - Инвестирование - 2 (1.3)

или потери давления на трение

Гидравлический расчет нефтепроводов - Инвестирование - 3 , (1.4)

где l – длина трубопровода; D – внутренний диаметр трубопровода; λ – коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий в общем случае от

режима движения и относительной шероховатости внутренней стенки трубы.

λ = f (Re,ε ), (1.5) где Re – число Рейнольдса

ε = Гидравлический расчет нефтепроводов - Инвестирование - 4 , (1.6)

где е – абсолютная шероховатость стенок трубы.

Число Рейнольдса можно найти из выражения

Re = Гидравлический расчет нефтепроводов - Инвестирование - 5 , (1.7)

где μ – динамическая вязкость жидкости.

Средняя скорость определяется по формуле

Гидравлический расчет нефтепроводов - Инвестирование - 6 , (1.8)

где Q – объемный расход жидкости.

Если Re < 2320, то течение жидкости ламинарное (послойное) и шероховатость стенки не оказывает влияние на коэффициент гидравлического сопротивления, λ определяется по формуле Стокса

λ = Гидравлический расчет нефтепроводов - Инвестирование - 7 . (1.9)

Если Re > 2320, то течение жидкости турбулентное (точнее, турбулентное течение наступает при Re > 2800, а в области 2320 < Re < 2800 переходный режим, в практических расчетах эту область можно считать турбулентной).

Турбулентное течение характеризуется хаотичным беспорядочным движением частиц жидкости в ядре потока и ламинарным подслоем у стенки трубы. Хаотическое беспорядочное движение частиц жидкости вызывает увеличение затрат энергии на трение жидкости, что приводит к росту коэффициента гидравлического сопротивления. При турбулентном режиме движения жидкости коэффициент гидравлического сопротивления может быть определен по формуле Блазиуса:

λ = Гидравлический расчет нефтепроводов - Инвестирование - 8 . (1.10)

Расчетная часть

Задача 1.1. Рассчитать давление на устье Ру добывающей скважины для следующих условий: выкидная линия горизонтальная, местные сопротивления отсутствуют, длина выкидной линии l = 4200 м, внутренний диаметр выкидной линии dвн = 0,1 м, дебит скважины Q = 320 м3/сут, плотность нефти ρн= 850 кг/м3 ; давление перед входом в сепаратор Рс = 1,5 МПа, вязкость нефти μн = 3,5 мПа*с.

Решение. В связи с тем, что выкидная линия горизонтальная Z1 = Z2.

Уравнение Бернулли записывается в виде

Ру = Рс + ΔРтр, (1.11)

где ΔРтр – потери давления по длине от устья до сепаратора.

Рассчитаем скорость движения нефти по формуле (1.8):

Гидравлический расчет нефтепроводов - Инвестирование - 9 .

Определим число Рейнольдса по формуле (1.7):

Гидравлический расчет нефтепроводов - Инвестирование - 10 ,

Значит режим течения турбулентный

Гидравлический расчет нефтепроводов - Инвестирование - 11 .

Рассчитаем потери давления по длине трубопровода (1.4):

Гидравлический расчет нефтепроводов - Инвестирование - 12 .

Давление на устье скважины определим по формуле (1.11)

Ру =1,5 + 0,12 ≈1,6 МПа.

Вывод: На устье скважины давление для данных условий должно быть 1,6 МПа.

Задание: рассчитать давление на устье скважины для представленных в таблице 1 условий.

Таблица 1 – Варианты расчета

Исходные данные Варианты
Длина линии l, м
Дебит скважины Q, м3/сут.  
Давление в сепара- торе, Pс, МПа   1,8 2,1 2,3 2,1 1,7 1,8 1,9 2,0 2,2 2,4

Внутренний диаметр выкидной линии dвн = 0,1 м.

Вязкость нефти μн = 3,5 мПа·с.

← Предыдущая страница | Следующая страница →