Сбор и подготовка скважинной продукции. Сбор и подготовка скважинной продукции

• Название: Сбор и подготовка скважинной продукции
• Дата: 16.09.2022
• Размер: 2 Mb.
• Имя файла: Сбор и подготовка скважинной продукции.docx
• Тип: Документы; #680879
• страница: 35 из 49

10.1.1. 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:

=0.067(158/Re)^0.2=0.1844/ Re^0.2 (143)

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

=0.067(2/d)^0.2 (144)

По универсальной формуле ВНИИ газа:

=0.067(158/Re+2/d)^0.2 (145)

Значение числа Re для смеси газов:

, (146)

где _С=у₁₁+ у₂₂+…+ у_n_n – вязкость смеси газов;

_i – вязкость отдельных компонентов газа, кг/мс;

у_i – объемная доля компонента в составе газа;

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

, (147)

где ₀ – плотность смеси газов при Н.У., кг/м³;

Р_ср и Р₀ – соответственно среднее давление в трубопроводе и барометрическое, Па;

Т_СР и Т₀ – соответственно средняя температура перекачки и температура абсолютного нуля (273.15).

. (148)

Упрощение: по данным ВНИИ газа для новых труб =0.03мм. Тогда из (144):

=0.03817/d^0.2. (149)

При технических расчетах  (с учетом местных сопротивлений) можно принимать =(1.03-1.05)_ТР. (150)

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/ (151)

Формула Веймаута (151) может использоваться при ориентировочных расчетах диаметра и пропускной способности простого газопровода. В этом случае расчетные формулы имеют вид:

, (152)

. (153)

Из формулы (142) можно получить выражение для определения длины L, диаметра d и конечного давления Р₂ при известном начальном Р₁:

. (154)

10.1.2. Изменение температуры газа по длине газопровода

(155)

где a=kD/GC_CP;

Т₁ – начальная температура газа;

L – расстояние до рассматриваемой точки;

D_h – коэффициент Джоуля-Томсона, К/МПа.

Первое слагаемое характеризует внешний теплообмен, второе – изменение температуры газа за счет эффекта Джоуля-Томсона, третье – изменение температуры газа в зависимости от его положения по высоте газопровода.

Как следует из этого уравнения, за счет эффекта Джоуля-Томсона температура транспортируемого реального газа может быть даже ниже температуры окружающего грунта.

Когда эффект Джоуля-Томсона не учитывается, D_h=0, и считается, что газопровод горизонтальный, z=0, из этого уравнения непосредственно следует формула Шухова для расчета температуры газа в трубопроводе.

При расчете по формуле Шухова температура газа никогда не может быть ниже температуры грунта.

При отсутствии внешнего теплообмена между газом и грунтом, т.е. в условиях идеальной теплоизоляции газопровода, температура транспортируемого газа изменяется только за счет эффекта Джоуля-Томсона и изменения положения центра тяжести потока.

Отмеченные особенности течения реального газа по газопроводу указывают на необходимость учета эффекта Джоуля-Томсона при определении температуры транспортируемого газа по длине газопровода.



Рис.32. Изменение давления по длине газопровода
10.1.3. Изменение давления по длине газопровода

Требуется определить давление в любой точке на расстоянии Хот начала газопровода.

Записав по формуле (138) для двух участков газопровода (от его начала до т. Х и от т. Х до конца газопровода) массовые расходы газа и, учитывая постоянство расхода по длине газопровода, приравняем правые части уравнения, получим:
, (156)

Откуда

. (157)

Отсюда следует, что давление по длине газопровода уменьшается по параболическому закону (рис.32). Из характера кривой вытекает, что по длине газопровода градиент давления постепенно увеличивается, т.е. гидравлический уклон не является постоянным.

В начале газопровода, когда давление и плотность газа высокие, а удельный объем газа ( ) мал, потери давления в газопроводе незначительны, т.е. градиенты давления малы. По мере удаления газа от начала трубопровода давление падает, а удельный объем газа увеличивается, что приводит к увеличению скорости движения газа и, соответственно, росту потерь давления на трение, пропорциональных квадрату скорости (уравнение Дарси-Вейсбаха).

Т.к. в газопроводах закон падения давления по длине имеет нелинейный характер, то среднее давление определяется как среднеинтегральное (148).