Расчет промысловых сборных трубопроводов

Промысловые сборные трубопроводы, строящиеся на нефтяных месторождениях, подразделяются на следующие группы:

По назначению – нефтепроводы, газопроводы, нефтегазопроводы и водопроводы;

По характеру движения жидкости – с совместным и раздельным движением нефти, газа, воды;

6

По характеру напора – напорные и безнапорные;

По величине рабочего давления – высокое – 6,4 МПа, среднее – 1,6 МПа и низкое – 0,6 МПа;

По способу прокладки – подземные, надземные, подвесные и подводные;

По функции – выкидные линии, нефтяные, газовые и водяные коллекторы и товарные нефтепроводы;

По схеме гидравлического расчета – простые трубопроводы, не имеющие ответвлений; сложные трубопроводы, имеющие ответвления, к которым относятся так же кольцевые трубопроводы.

Кроме того, все трубопроводы по характеру напора подразделяют на следующие группы:

Трубопроводы с полным заполнением сечения трубы жидкостью;

Трубопроводы с неполным заполнением.

Задача №2 Определение необходимого начального давления в сборном

коллекторе

На дожимной насосной станции (ДНС) в сепараторе первой ступени поддерживается давление P_к (МПа). Длина сборного коллектора, идущего от «Спутника» до ДНС равна L (км) и диаметр (внутренний) равен D (м). Сборный коллектор проложен горизонтально. Объем перекачиваемой нефти составляет G (т/сут), а ее плотность ρ (т/м³), кинематическая вязкость ν мм²/с. Необходимо определить необходимое начальное давление

Первоначально определяется скорость движения нефти:

V =

G

=

4×G

, м/с

(6)

s

86400×π× D² × ρ

После определения скорости находим критерий Re:

Re =

V × D

(7)

ν

Где V – скорость (мм/с) D – диаметр (мм)

Если полученное значение Re<2320, то режим течения жидкости ламинарный и коэффициент гидравлического сопротивления определяется согласно (8). Если значение Re≥2320, то режим течения турбулентный и коэффициент гидравлического сопротивления определяется согласно (9).

λ = 64 / Re

(8)

7

λ = 0,3164 / Re^0.25

(9)

Гидравлические потери давления находят по формуле 10 (плотность

кг/м³):

L

V ²

(10)

P = λ×

×

₂ × ρ Па

D

Где V – скорость (м/с); D – диаметр (м);

ρ – плотность нефти (кг/м³);

L – длинна сборного коллектора (м)

Необходимое начальное давление определяется по формуле 11:

P_н = P_к + P , МПа (11)

Исходные данные к задаче № 2 приведены в таблице №2 приложения.

Задача №3 Определение общего перепада давления в сборном коллекторе

В начало сборного коллектора длиной L (км) диаметром D (м) подают товарную нефть в количестве G (т/ч), вязкостью μ (мПа*с) и плотностью ρ (т/м³). Из сборного коллектора нефть отбирают в трёх точках соответственно с q₁ (т/ч), q₂ (т/ч) и q₃ (т/ч). Расстояние от начала коллектора до точек отбора нефти l₁ (м), l₂ (м) и l₃ (м). Определить общий перепад давления, если начальное давление равно Р (МПа). Сборный коллектор проложен горизонтально и местных сопротивлений не имеет.

Первоначально определяется скорость нефти до первой точки отбора q₁ по формуле (плотность т/м³):

^V1

=

4×G

, м/с

(12)

3600×

2

× ρ

π× D

После определения скорости находим коэффициент Re согласно (7). Диаметр подставляется в формулу в м, а скорость в м/с. При этом кинематическая вязкость определяется делением плотности нефти (кг/м³) на ее вязкость (Па*с). Если полученное значение Re<2320, то режим течения жидкости ламинарный и коэффициент гидравлического сопротивления определяется согласно (8). Если значение Re≥2320, то режим течения турбулентный и коэффициент гидравлического сопротивления определяется согласно (9).

Потери давления на первом участке определяются согласно формуле (плотность кг/м³):

8

l

V ²

× ρ, Па

(13)

^P1

= λ₁ ×

1

×

1

D

2

Для определения потерь давления на втором участке вначале

рассчитывают скорость нефти по формуле (плотность т/м³):

V₂ =

4× (G -q₁)

, м/с

(14)

3600×π× D

2

× ρ

Затем по формулам (7), (8) или (9) и (13) определяем потери

давления на втором участке.

Скорость нефти на

третьем

участке определяется по

формуле

(плотность т/м³):

4×(G - (q +q

))

, м/с

V₃ =

1

2

(15)

2

3600×π× D × ρ

Аналогично первому и второму участку находятся потери давления на данном участке.

Скорость нефти на четвертом участке находим из формулы:

V₄

=

4×(G - (q₁+q₂+q₃))

, м/с

(16)

3600×π× D

2

× ρ

Аналогично первым трем участкам определяем перепад давления на четвертом участке.

Общий перепад давления получают при сложении перепадов на отдельных участках согласно данной формуле:

i =4

(17)

P =

p_i

i=1

Исходные данные к задаче № 3 приведены в таблице №3 приложения.