рпо. Практикум по сбору и подготовке продукции нефтяных и газовых скважин 2011 Содержание

• Название: Практикум по сбору и подготовке продукции нефтяных и газовых скважин 2011 Содержание
• Дата: 11.04.2022
• Размер: 5.39 Mb.
• Имя файла: Praktikum_po_SPPNGS.doc
• Тип: Практикум; #463047
• страница: 41 из 57

Исходные данные к заданию 4.6

Исходные данные	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
L, км	6,4	20	5	8	28	5	14,3	10	8	30
d, мм	201	259	201	209	400	209	359	511	408	359
Q, м3/с	0,035	0,069	0,05	0,04	0,15	0,05	0,139	0,083	0,08	0,139
293, кг/м3	851	930	851	851	950	870	950	912	870	950
tН, оС	70	70	42	74	65	72	69	80	70	64
tК, оС	25	35	33	20	35	30	33	45	40	46
tо, оС	0	2	0	3	0	0	0	-8	-10	0
CP, Дж/(кг*К)	2000	1884	1959	2000	2094	2005	2094	1985	2005	2094
t1, оС	30	10	30	30	40	30	30	50	30	40
t2, оС	40	60	40	40	60	70	70	80	70	60
1 *104, м2/с	0,65	110	0,65	0,65	13,2	0,312	26,5	0,339	0,312	13,2
2 *104, м2/с	0,17	2,78	0,17	0,17	3,24	0,066	1,61	0,076	0,066	3,24
kТ, Вт/(м2*К)	14,91	5,4	14,72	14,91	-	15,18	12,76	12,99	15,18	-
kЛ, Вт/(м2*К)	12,97	5,35	-	12,97	12,49	-	12,38	-	-	12,49
Ответ: tК, оС	25,9	35,1	24,0	25,6	14,9	40,7	33,5	Требуется изоляция

4.4 Расчет простого газопровода

При движении реального газа по трубопроводу происходит значительное падение давления по длине в результате преодоления гидравлических сопротивлений. В этих условиях плотность газа уменьшается, а линейная скорость – увеличивается.

Установившееся изотермическое (Т=const) движение газа в газопроводе описывается системой трех уравнений:

1. 
   Уравнение Бернулли, закон сохранения энергии:
   

(4.64)

2. 
   Уравнение состояния:
   

P =г∙Rг∙T∙z, (4.65)

где R_г = R/M (4.66)

3. 
   Закон сохранения массы, выражающийся в постоянстве массового расхода:
   

G = г∙∙s = const (4.67)

При этом следует помнить, что изотермический процесс описывается уравнением Бойля-Мариотта:

Р/ = const (4.68)
Для расчета массового расхода газа по трубопроводу основной является формула.

(4.69)

Или

(4.70)

В системе СИ размерности величин следующие:

G – массовый расход газа, кг/с;

d - внутренний диаметр газопровода, м;

P₁²,P₂² – давление в начале и конце газопровода, соответственно, Па;

 - коэффициент гидравлического сопротивления;

R_г - газовая постоянная, Дж/(кг*К);

R – универсальная газовая постоянная, равная 8314 Дж/(кмоль*К);

T – абсолютная температура газа, К;

L – длина газопровода, м;

 - линейная скорость газа, м/с;

_г – плотность газа, кг/м³.

По уравнению состояния для газа и воздуха имеем:

, или (4.71)

где  = _г/_в – относительная плотность газа по воздуху.

Объемный расход газа, приведенный к стандартным условиям:

(4.72)

где _су – плотность газа при С.У.

Подставив в (4.70) значенияR_г и G, получим:

(4.73)

где
При стандартных условиях (t = 20С, Р = 760 мм рт. ст.) плотность воздуха _В = 1,205 кг/м³ и , k₀ = 3,8710^-2.

Тогда (4.74)

При нормальных условиях (t = 0С, Р = 760 мм рт. ст.) плотность воздуха _В = 1,293 кг/м³ и R_B = 287 Дж/кгК, k₀ = 3,5910^-2.

Гидравлический расчет

Значение коэффициента гидравлического сопротивления  рассчитывается в зависимости от режима движения газа и шероховатости труб по тем же формулам, что и для нефтепровода.

Для гидравлических гладких труб  не зависит от шероховатости внутренней поверхности трубы и рассчитывается по формуле:

(4.75)

При квадратичном режиме течения  не зависит от Re, и является функцией относительной шероховатости:

(4.76)

По универсальной формуле ВНИИ газа:

(4.77)

Значение числа Re для смеси газов:

, (4.78)

где _С – вязкость смеси газов;

_С – плотность смеси газов в условиях трубопровода, кг/м³.

, (4.79)

где _о – плотность смеси газов при Н.У., кг/м³;

Р_ср и Р_о – соответственно среднее давление в трубопроводе и барометрическое, Па;

Т_СР и Т_о – соответственно средняя температура перекачки и температура абсолютного нуля (273.15 К).

. (4.80)

При технических расчетах  (с учетом местных сопротивлений) можно принимать:

=(1,03-1,05)_ТР. (4.81)

Обычно течение газа происходит при высоких скоростях, когда сопротивление определяется только шероховатостью труб (квадратичная зона). Т.к. шероховатость не зависит от диаметра трубопровода, можно считать, что  зависит только от диаметра газопровода.

Одной из формул типа  = (d), получившей широкое распространение, является формула Веймаута:

=0,009407/ (4.82)

Формула Веймаута (4.82) может использоваться при ориентировочных расчетах диаметра и пропускной способности простого газопровода. В этом случае расчетные формулы имеют вид:

, (4.83)

. (4.84)

Из формулы (4.74) можно получить выражение для определения длины L, диаметра d и конечного давления Р₂ при известном начальном Р₁:

. (4.85)

Типовые задачи по теме 4.4.

Типовая задача 4.8

Определить массовый и объемный расходы для газопровода длиной 100 км, с наружным диаметром 720 мм и толщиной стенок 10 мм. Абсолютное давление в начале газопровода р_н = 5 МПа, в конце р_к = 1,1 МПа. Плотность газа при стандартных условиях ρ_г = 0,8 кг/м3, газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль∙ К). Коэффициент динамической вязкости μ = 12∙10^-6 Па∙с, коэффициент сжимаемости z = 0,93. Температура грунта на глубине заложения газопровода 5 ^оС. Эквивалентная шероховатость внутренней поверхности труб Δ = 0,2 мм.

Решение

Задаваясь квадратичным законом по (4.76) получаем


В соответствии с (4.81) расчетное значение принимают λ = 0,0157.

По (4.70) имеем:




по (4.77) объемный расход
V = 855 / 0,8 = 1069 м³/с = 1069∙3600 = 3,85∙10⁶ м³/ч = 92,35 млн. м³/сут

Задания для самостоятельной работы по теме 4.4

Задача 4.7

Известно отношение давлений Р₁/Р₂ в сечениях 1 и 2 газопровода постоянного диаметра. Течение изотермическое, известна скорость газа v_{1 ,} м/с. Найти v₂.

Задача 4.8

Определить массовый суточный расход газа, который можно передать по газопроводу, уложенному из труб диаметром d мм, на расстояние L км. Абсолютное давление газа на выкиде компрессорной станции P₁ МПа, в конце участка P₂ МПа, плотность газа _г при атмосферном давлении (0,1 МПа) и температуре перекачки 20 ° С. Газ считать совершенным, течение изотермическим.

Указание. Для расчета коэффициента гидравлического сопротивления вспользоваться формулой Веймаута.

Таблица 4.14