Нефтегазовых смесей

Вопрос 4.15: Гидравлический расчет трубопроводов при движении в них

На промыслах 70 % трубопроводов транспортируют нефтегазовые смеси, то есть являются трубо­проводами с неполным заполнением сечения.

а б в

Рис. 22. Структуры газожидкостных потоков в горизонтальных трубах.

а - пузырьки газа в верхней образующей; б - начало образования газовых пробок: в - разделенная структура; г - пробково-диспергированная; д - пробковая; е - пленочно-диспергированная.

В зависимости от количества нефти и газа, протекающих по трубопроводу, может образоваться не­сколько структур течения, характеризующих взаимное расположение газовой и жидкой фаз в процессе их движения (рис. 22). Последовательность указанных на рисунке структур объясняется постепенным увеличе­нием газовой фазы в потоке нефти. Трубопроводы с первыми двумя структурами потока без особых по­грешностей можно рассчитывать по формулам Дарси-Вейсбаха.

Основная задача, возникающая при гидравлическом расчете трубопроводов, транспортирующих неф­тегазовые смеси, - определение перепадов давления. Расчетное уравнение для "рельефных" (негоризонталь­ных) нефтепроводов записывается в следующем виде:

где Р _см - перепад давления, обусловленный весом столба газожидкостной смеси, а для горизон­тального трубопровода это значение отсутствует.

Перепад давления, обусловленный гидравлическим сопротивлением нефтегазового потока, можно определять по формуле:

где _см - коэффициент гидравлического сопротивления, который находится по формуле:

Число Рейнольдса для смеси определяется как:

Кинематическая вязкость двухфазного потока v_CM определяется по формуле Манна:

где G_r и G_H - соответственно объемный расход газа и нефти при средних давлении и температуре в трубопроводе.

Плотность нефтегазовой смеси р_см определяется из выражения:

где р_н и р_г - соответственно плотность нефти и газа при средних давлении и температуре смеси в трубопроводе; - истинное газосодержание нефти определяется как отношение площади сечения потока, занятого газовой фазой s_r, к полному поперечному сечению потока s, то есть:

Вся трудность решения задач, связанных с движением нефтегазовых смесей по трубопроводам, сво­дится к отысканию закономерности изменений истинного газосодержания , зависящего от физических свойств нефти и газа, их расхода, диаметра и наклона трубопровода. Закономерности изменения от ука­занных параметров устанавливаются только опытным путем при помощи мгновенных отсечек потока или просвечивания труб гамма-лучами.

Общий перепад давления в "рельефном" трубопроводе, обусловленный гравитационными силами и силами трения смеси, определяется из уравнения:

где z_n и z_cп: - высоты отдельных восходящих (подъемов) и нисходящих (спусков) участков трубо­провода; _п и _сп - плотность смеси соответственно на подъемах и спусках, определяемая из формул:

Дата добавления: 2014-01-14