Авторы: Яхяев Нодир Шарифович, Нафиддинов Умид Ихтиёрович

Рубрика: Технические науки

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

Дата публикации: 07.06.2016

Статья просмотрена: 114 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.



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): напряжения сдвига, слоями жидкости, вязкость нефти, определения вязкости нефтей, градиента скорости, ориентировочного определения вязкости, подготовка нефти, знать вязкость нефти, зависимость вязкости нефти, парафинистых нефтей, температуры застывания нефти, расчет трубопроводов, реологических свойствах нефти, объемный расход жидкости, вязкость жидкости, установки подготовки нефти, реологическими свойствами нефти, конечная температура нефти, конечной температурой нефти, Движение нефти.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос