Расчет и классификация трубопроводов при неизотермическом движении нефтегазовый смесей | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №12 (116) июнь-2 2016 г.

Дата публикации: 07.06.2016

Статья просмотрена: 316 раз

Библиографическое описание:

Яхяев Н. Ш., Нафиддинов У. И. Расчет и классификация трубопроводов при неизотермическом движении нефтегазовый смесей // Молодой ученый. — 2016. — №12. — С. 458-461. — URL https://moluch.ru/archive/116/30141/ (дата обращения: 15.10.2018).



Классификация трубопроводов.

Трубопроводы, транспортирующие продукцию скважин на площадях нефтяных месторождений, подразделяются на следующие основные категории:

1) По назначению — нефтепроводы, газопроводы, нефтегазопроводы, нефтегазоводопроводы и водопроводы;

2) По характеру напоров — напорные и безнапорные;

3) По величине рабочего давления — высокого Па,середного Па и низкого Па давления.

4) По способу прокладки — подземные, надземные и подводные;

5) По функции –а)выкидные линии, идущие от устьев скважин до групповой замерной установки; б) нефтяные, газовые водяные и нефтегазоводяные сборные коллекторы; в) товарные нефтепроводы;

6) По гидравлической схемы работы — простые трубопроводы, не имеющие ответвлений, и сложные трубопроводы, имеющие от ветвления, к которым относятся также замкнутые (кольцевые) трубопроводы.

Движение нефти и ее примесей по выкидным линиям до ГЗУ осуществляется за счет давления на устьях скважин. Выкидные линии в зависимости от дебита скважин принимаются диаметром от 75 до 150мм и прокладываются под землей. Протяженность выкидных линий определяется технико-экономическими расчетами и может достигать 4 км и более.

От ГЗУ, к которой подводится по выкидным линиям продукция от 14 до 56 скважин (по числу Спутников, определяемых технико- экономическими расчетами), до ДНС или установки подготовки нефти (УПН) обычно прокладывается сборный коллектор диаметром от 100 до 350 мм и протяженностью 10 км и более (Рис 1 А поз 3). Гидравлический расчет трубопроводов при движении по ним нефтегазовых смесей. Большинство нефтепроводов, проложенных по площадям месторождений работает с неполным заполнением сечения трубы нефтью, т. е. часть трубы обычно бывает занята газом.

Рис. 1. Примерные структуры газожидкостных потоков в горизонтальных трубах: Поток а-с пузырками газа в верхней образующей; б-с началом образования газовых пробок; в-расслоенный; г- волиновой; д- пробковое течение; е- эмульсионный (сотовый); ж- пленочный

Основной задачей, возникающей при гидравлическом расчете трубопроводов, транспортирующих газожидкостную смесь, является определение перепадов давления. Основное расчетное уравнение для нефтепроводов можно записать следующем упрощенном виде:

Перепад давления обусловленный гидравлическим сопротивлением газожидкостного потока, можно определить по формуле, подобной формуле Дарси –Вейсбаха

Где коэффициент гидравлического сопротивления, который согласно работе находится следующим образом:

При

;

При

Число Рейнольдса для смеси определяется как

Кинематическая вязкость двухфазного потока определяется по формуле Манна:

Где объемное газосодержание двухфазного потока определяемое по формуле

Где и соответственно объемный расход газа и жидкости при средних давлении и температуре в трубопроводе.

Основные понятия о реологических свойствах нефти и расчет трубопроводов, транспортирующих неньютоновские жидкости. За последние годы все больше открывается месторождений с парафинистой нефтью движение которой по трубам не подчиняется известным законам гидравлики. Содержание парафина в некоторых нефтях этих месторождений достигает 25 %, а смол-55 %.Под реологическими свойствами нефти вообще и парафинистой в частности будем понимать зависимость вязкости нефти от изменения градиента скорости в трубе и напряжения сдвига .

Рис. 2. Физические свойства ньютоновских и неньютоновских жидкостей и характер их движения по трубам в структурном потоке

Согласно закону Ньютона о вязкостном трении при движении жидкости в круглой трубе, уравнение касательного напряжения сдвига записывается в следующем виде;

Где касательное напряжение сдвига между двумя слоями жидкости или между жидкостью и теплом, заштрихованным на рисунке в Па; сила в Н; S- площадь соприкосновения между двумя слоями жидкости в м2; коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом абсолютной вязкости, в; градиент скорости между слоями жидкости в 1/с;

r- расстояние от оси трубы в м.

Жидкости, вязкость которых изменяется по прямолинейному закону () в зависимости от напряжения сдвига и градиента скорости , называются ньютоновскими.

Жидкости, вязкость которых не является постоянной величиной (т. е. ) в зависимости от напряжения сдвига и градиента скорости, называются неньютоновскими жидкостями (кривые 2 и 3 на рис 20 в). Кривые этого типа обычно получаются вблизи области температуры застывания нефти. До сих пор рассматривались изотермические потоки, т. е. такие для которых температура, а следовательно, и плотность и вязкость жидкости оставались неизменными на всем протяжении потока и в любой точке его поперечного сечения. Однако практически приходиться иметь дело с потоками жидкости, которые или подогреваются в различных печах (особенно при перекачке парафинистых нефтей) или их естественное тепло теряется в окружающую среду. С понижением температуры увеличивается вязкость нефти (эмульсии), а следовательно, и гидравлическое сопротивление при ее транспорте по трубопроводам. Падение температуры особенно нежелательно при перекачке высоковязких и парафинистых нефтей. Связь между начальной и конечной температурой нефти, а также температурой окружающей трубопровод среды устанавливается формулой акад.В. Н. Шухова:

Где соответственно начальная и конечная температура нефти в

e — основание натуральных логарифмов. равное 2,72; длина трубопровода в м.

Величина в данной формуле определяется из выражения

Называемого критерием Шухова. Здесь наружный диаметр трубопровода в м; коэффициент теплопередачи от жидкости в окружающую трубопроводов среду в Вт/м2 .; объемный расход жидкости в м3/с; плотность жидкости в кг/м3; С — теплоемкость жидкости (для нефти С=2,09, для воды С= 4,19 кДж/кг. Для аналитического определения показателя крутизны необходимо знать вязкость нефти при двух различных температурах Подставляя эти данные в следующее формулу

И логарифмируя его получим

Вычитая из первого равенства второе. найдем

Для ориентировочного определения вязкости нефтей в зависимости от их температуры и плотности можно пользоваться рис 21

Рис. 3. График для ориентировочного определения вязкости нефтей в зависимости от их температуры и плотности

Литература:

  1. Гужов А. И. Совместный сбор и транспорт нефти и газа. М., изд-во «Недра».1973,235с.
  2. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М-Л., Госэнергоиздат, 1960,464 с.
  3. Лутошкин Г. С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды к транспорту. М., изд-во «Недра», 1972, 326 с.
  4. Лутошкин Г. С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. М».,Недра», 1974, 23с.
Основные термины (генерируются автоматически): гидравлическое сопротивление, градиент скорости, напряжение сдвига, слой жидкости, жидкость, зависимость, линия, нефть, температура, трубопровод, перепад давления, вязкость нефти, вязкость нефтей, реологическое свойство нефти, конечная температура нефти, касательное напряжение сдвига, гидравлический расчет трубопроводов, двухфазный поток, формула.


Похожие статьи

Влияние вязкости перекачиваемой среды на характеристики...

Определены значения вязкости перекачиваемой нефти, при которых необходим пересчет характеристик.

Давление, создаваемое насосом, изменяется прямо пропорционально изменению плотности жидкости.

Определение эффективности растворения...

скорость сдвига, нефть, активная форма, зависимость вязкости, Значение энергии активации, вязкое течение, зависимость напряжения сдвига, содержание добавки, реологическое свойство нефти, реагент ОКН.

Проблемы транспортировки высоковязкой и парафинистой...

Характерной особенностью парафинистой нефти является зависимость изменения вязкости от перепада давления и температур. Значение вязкости при характеристике нефти чрезвычайно велико.

Особенности транспортировки высоковязкой нефти в условиях...

Учитывая некоторые реологические свойства нефтей с высокой температурой застывания, может быть появление предельного напряжения сдвига при низких температурах.

Экспериментальные исследования температурных зависимостей...

С целью определения зависимости вязкости от температуры были проведены исследования реологических свойств нефтяного шлама.По своим

Рис. 3. Зависимость вязкости от температуры для донных остатков из Бухарского нефтеперерабатывающего завода.

Методы измерения скорости потока в скважинной геофизике

Расходомеры переменного перепада давления, в зависимости от вида преобразователя расхода делятся на: – расходомеры с сужающими устройствами; – расходомеры с гидравлическим сопротивлением

К вопросу определения скорости фильтрации и времени...

время релаксации, скорость фильтрации, кубическое уравнение, неравновесная жидкость, пористая среда, вязкость жидкости, характер сопротивления, вид, жидкость.

Расчет стабилизированного изотермического течения жидкости...

Тогда откуда турбулентное касательное напряжение.

Выполним расчет течения жидкости в круглой цилиндрической трубе. Согласно f˗модели: (3).

, — плотность; — давление; — динамическая вязкость; — вектор скорости; — тензор скоростей деформаций; — тензор...

Ключевые слова: нефтепровод, высоковязкая нефть...

Условно к высоковязким нефтям можно отнести нефти с вязкостью более 2 Ст, а к

Необходимо отметить, что тепловой расчет «горячего» нефтепровода довольно сложен, зависящий от многих факторов эксплуатации трубопровода, от реологических свойств нефти.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Влияние вязкости перекачиваемой среды на характеристики...

Определены значения вязкости перекачиваемой нефти, при которых необходим пересчет характеристик.

Давление, создаваемое насосом, изменяется прямо пропорционально изменению плотности жидкости.

Определение эффективности растворения...

скорость сдвига, нефть, активная форма, зависимость вязкости, Значение энергии активации, вязкое течение, зависимость напряжения сдвига, содержание добавки, реологическое свойство нефти, реагент ОКН.

Проблемы транспортировки высоковязкой и парафинистой...

Характерной особенностью парафинистой нефти является зависимость изменения вязкости от перепада давления и температур. Значение вязкости при характеристике нефти чрезвычайно велико.

Особенности транспортировки высоковязкой нефти в условиях...

Учитывая некоторые реологические свойства нефтей с высокой температурой застывания, может быть появление предельного напряжения сдвига при низких температурах.

Экспериментальные исследования температурных зависимостей...

С целью определения зависимости вязкости от температуры были проведены исследования реологических свойств нефтяного шлама.По своим

Рис. 3. Зависимость вязкости от температуры для донных остатков из Бухарского нефтеперерабатывающего завода.

Методы измерения скорости потока в скважинной геофизике

Расходомеры переменного перепада давления, в зависимости от вида преобразователя расхода делятся на: – расходомеры с сужающими устройствами; – расходомеры с гидравлическим сопротивлением

К вопросу определения скорости фильтрации и времени...

время релаксации, скорость фильтрации, кубическое уравнение, неравновесная жидкость, пористая среда, вязкость жидкости, характер сопротивления, вид, жидкость.

Расчет стабилизированного изотермического течения жидкости...

Тогда откуда турбулентное касательное напряжение.

Выполним расчет течения жидкости в круглой цилиндрической трубе. Согласно f˗модели: (3).

, — плотность; — давление; — динамическая вязкость; — вектор скорости; — тензор скоростей деформаций; — тензор...

Ключевые слова: нефтепровод, высоковязкая нефть...

Условно к высоковязким нефтям можно отнести нефти с вязкостью более 2 Ст, а к

Необходимо отметить, что тепловой расчет «горячего» нефтепровода довольно сложен, зависящий от многих факторов эксплуатации трубопровода, от реологических свойств нефти.

Задать вопрос