Приложение Б. Методика гидравлического расчета промысловых трубопроводов, транспортирующих обводненные газонефтяные смеси

Приложение Б

Методика гидравлического расчета промысловых трубопроводов, транспортирующих обводненные газонефтяные смеси

Б.1 Все расчеты проводятся в Международной системе единиц (СИ), если нет указаний на размерность отдельных параметров в ряде формул.

В настоящем приложении применены следующие индексы обозначений:

"н", "в", "ж", "см" - нефть, вода, жидкость (нефть + вода), смесь (нефть + вода + газ) соответственно;

"вх", "нх" - восходящие и нисходящие участки;

, "z" - потери давления на гидравлические сопротивления и статические (гравитационные) потери давления;

- рабочие условия (среднее давление);

0 - нормальные условия.

Остальные обозначения см. в тексте настоящего приложения.

Б.2 Исходные данные

Основные исходные данные для выполнения гидравлического расчета:

- план трассы трубопровода;

- профиль трассы трубопровода;

- внутренний диаметр трубопровода d;

- вязкостно-температурная кривая нефти и жидкости (нефть + вода);

- изотерма растворимости газа в нефти;

- расход жидкости ;

- обводненность жидкости w;

- плотности фаз ;

- динамические вязкости фаз ;

- средняя температура трубопровода Т.

Б.3 Обработка исходных данных

Б.3.1 По профилю трассы трубопровода подсчитывают суммарные высоты и длины восходящих и нисходящих участков.

Принимают следующие обозначения:

, - суммарные длины всех восходящих и нисходящих участков соответственно;

, - суммарные высоты восходящих и нисходящих участков соответственно.

Б.3.2 Плотность жидкой фазы определяют по формуле

. (Б.1)

Б.3.3 При отсутствии вязкостно-температурной кривой динамическую вязкость нефти при температуре T можно определить по эмпирической формуле

, (Б.2)

где - вязкость нефти, , при известной температуре , °С;

; (Б.3)

-	при	C = 100 , ;
-	при	C = 10 , ;
-	при	C = 1000 , .

Б.3.4 При отсутствии вязкостно-температурной кривой динамическую вязкость жидкой фазы можно оценить по формулам:

- обратная эмульсия

; (Б.4)

- прямая эмульсия

. (Б.5)

Б.3.5 Средняя температура трубопровода принимается как среднеарифметическая начальной и конечной температур:

. (Б.6)

Б.3.6 Кинематическую вязкость жидкой фазы определяют по формуле

. (Б.7)

Б.3.7 Задаются средним давлением в трубопроводе

, (Б.8)

где и - давления в начале и конце трубопровода соответственно.

Б.3.8 При отсутствии кривой растворимости газа в нефти объем свободного газа в трубопроводе, приведенный к стандартным условиям, можно оценить по формуле

, (Б.9)

где - газовый фактор нефти, ;

p - давление, ;

- температура, °С.

Б.3.9 Расход газовой фазы при рабочих условиях определяют по формуле

, (Б.10)

где , - давление и температура при нормальных условиях ( Па; К).

Б.3.10 Расход смеси в рабочих условиях определяют по формуле

. (Б.11)

Б.3.11 Объемное расходное газосодержание определяют по формуле

. (Б.12)

Б.3.12 Скорость смеси определяют по формуле

, (Б.13)

Б.3.13 Число Фруда для смеси определяют по формуле

. (Б.14)

Б.3.14 Плотность газовой фазы при рабочих условиях определяют по формуле

. (Б.15)

Б.4 Расчет восходящих участков

Б.4.1 Истинное газосодержание определяют по формулам:

- при и ; (Б.16)

- при и , (Б.17)

где измеряется в .

Б.4.2 Истинную плотность смеси определяют по формуле

. (Б.18)

Б.4.3 Статический перепад давления определяют по формуле

. (Б.19)

Б.4.4 Истинную скорость газовой фазы определяют по формуле

. (Б.20)

Б.4.5 Истинную скорость жидкой фазы определяют по формуле

. (Б.21)

Б.4.6 Приведенный коэффициент гидравлического сопротивления определяют по формуле

. (Б.22)

Б.4.7 Скорость жидкой фазы определяют по формуле

. (Б .23)

Б.4.8 Число Рейнольдса для жидкой фазы определяют по формуле

. (Б.24)

Б.4.9 Коэффициент гидравлического сопротивления определяют по формулам:

- при

; (Б.25)

- при

. (Б.26)

Б.4.10 Потери давления на гидравлические сопротивления при движении жидкой фазы определяют по формуле

. (Б.27)

Б.4.11 Перепад давления на гидравлические сопротивления определяют по формуле

. (Б.28)

Б.4.12 Суммарный перепад давления определяют по формуле

. (Б.29)

Б.5 Расчет нисходящего участка

Б.5.1 В зависимости от полученных значений и по таблице Б.1 определяют структуру потока.

При расслоенной структуре потока перепады практически можно не учитывать, то есть .

При пробковой структуре потока расчет проводится по параметрам смеси по таблице Б.1.

Таблица Б.1 - Границы существования структурных форм ГЖС на нисходящих участках нефтегазопроводов

, м/с	Значение для структурной формы ГЖС
	расслоенной	пробковой
	0-1	-
0,786	0,08-1	0-0,08
0,857	0,22-1	0-0,22
1,000	0,28-1	0-0,28
1,143	0,37-1	0-0,37
1,286	0,43-1	0-0,43
1,428	0,52-1	0,12-0,52
1,714	0,58-1	0,15-0,58
1,857	0,63-1	0,21-0,63
2,000	0,65-1	0,23-0,65

Б.5.2 Коэффициент, учитывающий устойчивость газовых включений в смеси, определяют по формуле

, (Б.30)

где н/м - поверхностное натяжение на границе "нефть - газ".

Б.5.3 Относительную скорость газа при нисходящем пробковом течении определяют по формуле

. (Б.31)

Б.5.4 Истинное объемное газосодержание определяют по формуле

. (Б.32)

Б.5.5 Истинную плотность смеси определяют по формуле

. (Б.33)

Б.5.6 Статические потери давления определяют по формуле

. (Б.34)

Б.5.7 Расходную плотность смеси определяют по формуле

. (Б.35)

Б.5.8 Приведенный коэффициент гидравлического сопротивления определяют по формуле

. (Б.36)

Б.5.9 Число Рейнольдса смеси при определяют по формуле

. (Б.37)

Б.5.10 Коэффициент гидравлического сопротивления смеси определяют по формулам:

- при

; (Б.38)

- при

. (Б.39)

Б.5.11 Потери давления на гидравлические сопротивления определяют по формуле

. (Б.40)

Б.5.12 Суммарный перепад давления на нисходящем участке определяют по формуле

. (Б.41)

Б.6 Общий перепад давления

При одинаковых диаметрах и пробковых структурах потока на восходящем и нисходящем участках общий перепад давления будет равен

. (Б.42)

Б.7 Погрешность расчета

Полученное в результате расчета среднее давление в трубопроводе составит:

.

Погрешность расчета определяют по формуле

. (Б.44)

Если условие не соблюдается, проводят пересчет для других исходных значений .