Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

ношении объема газа при стандартных условиях к объему жидкости немногим больше 100. По Шлихтингу стандартное отклонение результатов измерения не превышает ±20%, даже если содержание свободной воды в потоке доходит до 80%. Предполагаемая область применения этого метода - область, ограниченная пунктирной линией на рис. 1.4-2 (Шлихтинг, 1970). Расчет проводится по следующему основному уравнению:

АРж.г = + С, АЛж. (1.4-6).

=6 + 7,5 (1.4-8)

Перепад давления при течении двухфазного потока в трубопроводе рассчитывается путем деления всего трубопровода длиной / на не сколько участков длиной А1. Для каждого участка рассчитывается затем средний перепад давления. Таким образом можно проследить за изменением давления по длине трубопровода и установить давление на его выходе.

Шлихтинг предложил также еще одно соотношение для определения изменений температуры газожидкостного потока в горизонтальном трубопроводе. Этим соотношением учитываются тепловые потери за счет передачи тепла в грунт, в котором уложен трубопровод, охлаждение потока за счет испарения жидкости, охлаждение вследствие расширения газа, а также нагрев в результате трения потока о стенки трубопровода. Если вдоль трубопровода ожидаются заметные изменения температуры, прежде чем определять перепад давления, необходимо рассчитать кривую изменения температуры по трассе трубопровода. Однако часто достаточно использовать кривую средних температур, приближающуюся к температуре грунта.

г) Метод Баксендэлла

Для бесконечно малых участков горизонтального трубопровода, по которому транспортируется газожидкостный поток

dp = -X-. (1.4-9)

Если расход газожидкостной смеси равен в кубических метрах за единицу времени обычной резервуарной нефти и соотношение между содержанием жидкостей и газов задается массовым фактором

Лм-Р„ + Рго + Рвв, (1.4-10>

(1.4-11)

Предположим, что в соответствии с Баксендэллом (1955) K=8f. Баксендэлл экспериментально определил колебания плотности с изменением давления для безводной нефти месторождения Ла Пас при различных газов факторах Ro. Результаты расчетов показаны на рис. 1.4-4. Очевидно, что при данном Ro плотность является линейной функ-

Ген 200 150 100 50

о 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 р, МПа

Рис. 1.4-4. Зависимость плотности нефти от цавления при разных газовых факторах

300 *.,мУм

Рис. 1.4-5. Зависимость п= =Дрсм/Ар от газового фактора Ro

цией давления. Кривые на рис. 1.4-4 строятся по формуле п = Арсм/Ар. С помощью п можно найти зависимость п от Ro (рис. 1.4-5). Из рис. 1.4-4 таким образом следует

Рем=пр.

Подставляя соответствующие величины v, X и рсм в уравнение (1.4-9) и решая это уравнение относительно давления на входе в трубопровод, получим

Pl= Р2+13-

(1.4-12)

Баксендэлл определил коэффициент гидравлического сопротивления по результатам экспериментов, проведенных на трубах диаметром 101,6 и 152 мм. Он предположил, что коэффициент гидравлического сопротивления / газожидкостного потока не должен зависеть от вязкости, и представил соответствующую зависимость

(1.4-13)

Построенные по экспериментальным данным графики показаны па рис. 1.4-6. Баксендэлл определил, что поток должен быть турбулентным при данных по оси абсцисс больше 54 и ламинарным при данных по этой оси меньше 54. Он установил, что погрешность расчета р2 по pi должна быть в пределах ±5% в первом случае и ±10% во втором.

Пример 1.4-2. Найти ожидаемое давление pi на входе в трубопровод, если d, = 0,1023 м, Р2 = 0,41 МПа, /=3300 м, чн= 1,41 • Ю" иЧс, У?о = 326 м/м1 Перекачиваемая нефть добывается на месторождении Ла Пас; характеристики течения этой

нефти исследованы Баксендэллом. Зависимость п от Ro показана на рис. 1.4-5, а зависимость Мм от Ro - на рис. 1.4-7.

Из рис. 1.4-5 определяем /г=2,7-10-, а из рис. 1.4-4 Л1м=1160. По уравнению (1.4-13) значение по оси абсцисс, которое необходимо принять на рис. 1.4-6, будет

равно

11601,41 Ю-з 2-0Л023-

Из рис. 1.4-6 найдем /"=0,00165, а по уравнению (1.4-12) определим pi= = 8,9-10= Па.

D,003

0,002

0.001

120 дд р и

Рис. 1.4-6. Зависимость коэффициента потерь напора на трение при двухфазном течении в горизонтальном трубопроводе от произведения db (по Баксендэллу)

1.4.2. ТЕЧЕНИЕ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА ПО ТРУБОПРОВОДАМ ПРОЛОЖЕННЫМ НА ХОЛМИСТОЙ МЕСТНОСТИ

При течении однофазного потока перепад давления в основном складывается из потерь напора на трение и потерь напора на преодоление разности нивелирных отметок начала и конца трубопровода.

При течении двухфазного потока

перепад давления обычно заметно выше того перепада, который прогнозируется на основе упомянутых факторов. Эта разница возрастает по мере увеличения характера неровностей местности и числа этих неровностей. Такая разница перепада объясняется тем, что после входа потока в трубопровод фазы его разделяются. Газ течет с более высокой скоростью на подъемах трубопровода и за счет трения на поверхности раздела стремится захватить жидкость. Однако количество отстающей жидкости постепенно возрастает, заполняя до 80% объема трубопровода. Движение газа ускоряется вследствие уменьшения площади поперечного сечения, доступной для прохода газа. За счет такого ускорения возрастает сопротивление потоку в трубопроводе и

Рис. 1.4-7. Зависимость Ми от газового фактора Rq