Сбор и подготовка нефти

4.1-кестенің жалғасы

9

5        Қарапайым құбырөткізгіштің гидравликалық есебі

Гидравликалық құбырөткізгіштерд есебінің негізгі теңдеуі.

1        Көлемдік шығын:

                                                                                                           (5.1)

мұндағы W – ағынның сызықтық жылдамдығы, м/с;

S – құбырдың көлденең қимасының ауданы, м2.

S = p*d2/4 = 0,785*d2, болғандықтан (5.1) формуласы дөңгелек қималы құбырөткізгіштер үшін:

                                                                                    (5.2)

2        Масслық шығын:

                                                                                                          (5.3)

мұндағы r – тығыздық, кг/м3.

3        Құбырөткізгіш бойымен сұйық қозғалған кезде күш шығынының екі түрі болады:

мұндағы hтр – құбырөткізгіш бойындағы үйкеліс күшін жоюға кеткен шығын;

hм – жергілікті кедергілерді жоюға кеткен шығын.

4        Дөңгелек қималы құбырөткізгіш бойындағы үйкелісті жоюға кеткен күш шығыны hтр кез-келген орнатылған ағын режимінде Дарси-Вейсбах формуласымен анықталады:

                                                                                      (5.4)

5        Үйкеліс күшін жоюға кеткен қысым шығыны:

                                                                                  (5.5)

6 Көлбеу құбырөткізгіште:

                                                     (5.6)

Z көтерілу учаскелерінің DZ суммасы DZ түсу учаскелерінің суммасынан көп болған жағдайда мұнда «+» –D керісінше болғанда “-“ таңбасы қойылады.

Формулалардағы қолданылған белгілер:

L – құбырөткізгіш ұзындығы, м; d – құбырөткізгіштің ішкі диаметрі, м; 

W – ағынның орташа жылдамдығы, м/с;

ρ -  сұйық тығыздығы, кг/м3;

Q  - сұйықтың көлемдік шығыны, м3/с;

DZ – құбырөткізгіштің басталған және аяқталған жеріндегі геодезиялық белгілердің айырмашылығы, м;

g  - ауырлық күшінің үдеуі, м/с2;

- гидравликалық кедергі коэффициенті.

Гидравликалық кедергі коэффициенті Рейнольдс Re  санына және құбыр бетінің салыстырмалы тегістігіне байланысты:

                                 l = Ұ(Re, e),

мұндағы e = D/d, D- абсолютті эквиваленттік тегістік, мм.

                                                             (5.7)

Ламинарлық ағым режимі,  Re< Reкр (2300):

                                                                                                                               (5.8)

Турбуленттік режимде кедергіні үш зонаға бөледі

1        Гидравликалық тегіс құбыр зонасы:

                                ,            Блазиус формуласы.                  (5.9)

2        Аралас үйкеліс зонасы :

                        Альтшуль формуласы.                (5.10)

3        Кедергінің квадраттық заңы зонасы :

                                                Шифринсон формуласы.                (5.11)

         Есеп 5.1

Айырғыштың сығынды сорап станциясында (ССС) бірінші сатыдағы қысым 0.6 МПа. АГЗУ-дан ССС-на дейінгі жүргізілген жинағыш коллектордың ұзындығы, 10 км және (ішкі) диаметрі 0.3 м. Жинағыш коллектор көлденең. Айдалатын мұнай көлемі 3800 т/тәулігіне, тығыздығы 800 кг/м3, кинематикалық тұтқырлығы 1* 10-4 м2/с. Құбырөткізгіштегі қажетті бастапқы қысымды анықтау керек.

Берілгені: Pк = 0.6 МПа; d = 0.3 м; ρн = 800 кг/м3; ν = 1* 10-4 м2/с;  l = 10 км;

Q = 3800 т/сутки;

Табу керек: Рн =?

Шешімі:

W = V / S = G / ρ / S = (3800 * 4 * 1000) / (800 * 3.14 * 0.3 2 * 86400) = 0.76 м/с;

Rе = W * d / ν = 760 * 300 / 100 = 2280 < 2320;

λ =64 / Re = 64 / 2280 = 0.028;

ΔP = λ * l / d * W 2 * ρ / 2 = 0.028 * 10000 * 0.76 2 * 800 / 2 = 0.217 МПа;

Pн = Рк + ΔP = 0.6 + 0.217 = 0.817МПа;

Өзіндік жұмысқа тапсырма

Есеп 5.1

Айырғыштың сығынды сорап станциясында (ССС) бірінші сатыдағы қысым белгілі. «Спутник»-тен ССС-на дейінгі жүргізілген жинағыш коллектордың ұзындығы, (ішкі) диаметрі және абсолюттік эквиваленттік бұдырлығы (Δ), құбырөткізгіштің басы мен аяғындағы геодезиялық белгілердің айырмашылығы, айдалатын мұнай көлемі және оның тығыздығы мен  кинематикалық тұтқырлығы белгілі. Қажетті бастапқы күшті анықтау қажет.

Варианттар бойынша тапсырма 5.1 кестеде келтірілген.

9

5.1-кесте

5.1-кестенің жалғасы

9

          6 Күрделі құбырөткізгіштің гидравликалық есебі

Есеп 6.1

Ұзындығы 10 км болатын жинаушы коллектордың бас жағынан көлемі 180 т/с, динамикалық тұтқырлығы 20 мПа*с және тығыздығы 800 кг/м3 товарлық мұнай беріледі. Жинаушы коллектордан үш нүктеден мұнай алынады 20 т/с, 50 т/с  и 100 т/с.

Коллектордың басталған жерінен мұнай алынған нүктелерге дейінгі арақашықтық 4 км, 200 м, 3 км. Бастапқы қысымы 1,6 МПа болса, жалпы қысымның түсуін анықтау керек. Жинаушы коллектор көлденең төселген және жергілікті кедергілер жоқ.

Берілгені: L = 10 км; D = 0.2 м; G = 180 т/ч; μ = 20 мПа*с; ρ = 800 кг/м3;

q1 = 20 т/ч, q2 = 50 т/ч; q3 = 100 т/ч, l1 = 4 км; l2 = 200 м;   l3 = 3 км; Pн = 1.6 МПа;

Табу керек: ΔР =?

Шешімі:

Бұл есепте бір-бірінен шығым көлемімен ерекшелінетін бірнеше бөлшектерден тұратын күрделі құбырөткізгіш берілген. Әрбір бөлшек жеке-жеке құбырөткізгіш ретінде есептелінеді  (5.1 есепті қара). Жалпы қысымның түсуі жекелеген бөлшектердің қысым шығынының суммасына тең.

Бірінші бірінші нүктеге дейінгі мұнай жылдамдығын анықтаймыз

v1 = G / (S ρ) = 4 * 180 / (3600 * 3.14 * 0.2 2 * 800 * 10 -3) = 1.98 м/с.

Бұл бөлшекте ағыс режимі турбулентті, өйткені

Re1 = v1 * d / ν = v1 * d * ρ / μ = 1.98 * 0.2 * 800 / 20 / 10- 3 = 15750 > 2320 (Блазиуса зонасы).

Гидравликалық кедергі коэффициентті λ әр бөлшекке жеке анықтаймыз.

λi = 0.3164 / Re 0.25 = 0.3164 / 15750 0.25 = 0.028

Бірінші бөлшектегі қысым шығынын келесі формуламен анықтайды:

Δp = p1 - p2 = λ * L * v 2 * ρ / D / 2

Δp1 = 0.028 * 4000 * 1.98 2 * 800 / 0.2 / 2 = 0.875 МПа

Екінші бөлшектегі қысым шығынын анықтау үшін, алдымен мұнай ағысының жылдамдығын анықтап аламыз

v2 = (G - q1) / S / ρ = (180 - 20) * 4 / (3600 * 3.14 * 0.2 2 * 800 * 10 - 3) = 1.76 м/с

Екінші бөлшектегі ағыс режимі ламинарлы, өйткені

Re2 = v2 * d * ρ / μ = (1.76 * 0.2 * 800) / (20 * 10 - 3) = 14200 > 2320

Гидравликалық кедергі коэффициенті

λ2 = 0.3164 / 14200 0.25 = 0.0292

Екінші бөлшектегі қысым шығыны

Δp2 = 0.0292 * 200 * 1.76 2 * 800 / 0.2 / 2 = 37300 Па = 0.337 МПа

Үшінші бөлшектегі мұнай жылдамдығы:

v3 = [G - (q1 + q2)] / S / ρ = [180 - (20 + 50)] * 4 / (3600 * 3.14 * 0.2 2 * 800 *

* 10 -3) = 1.21 м/с

Ағыс режимі турбулентті, өйткені

Re3 = v3 d ρ / μ = (1.21 * 0.2 * 800) / 20 / 10 - 3 = 9560 > 2320

Гидравликалық кедергі коэффициенті

λ3 = 0.3164 / Re 0.25 = 0.3164 / 9560 0.25 = 0.0321

Үшінші бөлшектегі қысым шығыны

Δp3 = 0.0321 * 3000 / 0.2 * 1.21 2 / 2 * 800 = 278000 Па = 0.278 МПа

Төртінші бөлшектегі мұнай жылдамдығы

v4 = [G - (q1 + q2 + q3)] * 4 / φ / d 2 / ρ = (180 – 20 – 50 - 100) * 4 / 3600 / 3.14 /

/ 0.2 2 / 0.8 = 0.11 м/с

Ағыс режимі ламинарлы, өйткені:

Re4 = v4 * d * ρ / μ = 0.11 * 0.2 * 800 / 20 / 10 - 3 = 884 < 2320

Гидравликалық кедергі коэффициенті

λ4 = 64 / Re = 64 / 884 = 0.072

Төртінші бөлшектегі қысым шығыны

Δр4 = 0.072 * 2800 * 0.11 2 * 800 / 0.2 / 2 = 4879 Па

Барлық шығындарды қосқандағы жалпы қысым

Δp = Σ pi = 0.875 + 0.037 + 0.278 + 0.049 = 1.24 МПа

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырма