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

эквивалентна гидростатическому напору hx, удельная кинетическая энергия y/2g -динамическому напору, удельная внутренняя потенциальная энергия Zx - гидравлическому уклону и потерям удельной энергии в результате трения, ht-p, х: - потере напора на трение. Поэтому уравнение (7.1-1) можно записать в виде:

70 l.KM

Рис. 7.1-1. Профиль изменения напора по трассе трубопровода, уложенного по пересеченной местности

Изменение компонентов удельного содержания жидкости в трубопроводе, проложенном по холмистой местности, показано на рис. 7.1-1.

Начальный гидростатический напор hi в точке К при прокачке нефти по трубопроводу с пропускной способностью q и с внутренним диаметром труб de, проложенному по трассе данного профиля, можно определить следующим образом: значение тр определяют по уравнению (7.1-3). Наклонная линия , соответствующая этому градиенту, проведена от конечной точки трубопровода V к его головной части К- Это линия давлений или пьезометрического перепада: при пересечении с профилем поверхности земли ее следует перемещать параллельно самой себе до тех пор, пока она не будет за пределами кривой профиля поверхности земли или будет касаться ее только в одной точке (линия /). Начальный гидростатический напор представлен отрезком ординаты, находящимся над кривой профиля поверхности земли в точке К. Рекомендуется с учетом ожидаемых условий работы трубопровода начальный гидростатический напор принимать с запасом в 30-50 м. Точка М, где пьезометрическая линия касается профиля поверхности, носит название критической, так как в ней гидравлический напор потока жидкости наименьший. Между точками М и V значения гидравлического градиента больше, чем между точками К и М. Следовательно, если в точке V отсутствует дросселирование потока, течение свободно продолжается после критической точки, давление в потоке будет снижаться до атмосферного. В результате нефть поступит в концевой резервуар.

Если в точке V поток дросселируется, гидростатический напор нефти в этой точке будет равным Лг; точка V обычно находится выше грунта, на максимально возможном уровне жидкости в концевых резервуарах.

Второй критической точкой на трубопроводе с точки зрения прочности труб может рассматриваться точка М в пониженной части профиля трассы. Следует определить гидростатический напор h в точке М, чтобы убедиться, что давление p = hpg не превышает максимально допустимого рабочего давления для данных труб.

Пример 7.1-1. Пусть трубопровод с наружным диаметром труб я = 219,1 мм и внутренним диаметром я = 209,5 мм (s=4,78 мм) проложен на местности с профилем, показанным, на рис. 7.1-1. Пропускная способность трубопровода при температуре перекачки составляет 9=150 mV4; р=8а0 кг/м; v = 7,5-10-= mVc; /=72,4 км и шероховатость труб /С=0,2 мм. Определим профиль изменения напора и гидростатический напор в начале трубопровода к\.

Скорость потока

д 0,04167

"" nd/4 0,20952-0,7854 =1-2 "/с;

vd 1,210,2095 V ~ 7,5-1

К 2-10-*

== y.S-lo-o =3.38.104;

0,2095

= 9,5-10-4.

Из рис. 7.1-1 находим Х=0,0253; по формуле (7.1-3) определяем градиент потерь напора на трение:

тр = 0,0253 2.9,81о"2095 =000901 м/м.

Ордината в точке К, соответствующая точке пересечения с наклонной линией, характеризующей профиль напора в трубопроводе (проводится из точки V), определяется следующим образом:

Л1 = 72 400 0,00901 -{-83 = 652+83 = 735 м,

где 83 м - разница геодезических отметок (2i-гг) в точках К и V. На рисунке 7.1-1 профиль напора нанесен пунктирной линией /. Поскольку эта линия пересекает линию профиля местности, давление в начале трубопровода фактически должно быть выше, и его величину можно определить, перемещая пунктирную линию параллельно самой себе вверх до момента, когда она будет только касаться линии профиля местности в точке М. В результате по ординате в точке К определяется начальный напор 1 = 805 м. Для резерва можно приплюсовать 40 м, тогда получим /il =845 м.

В этом случае давление нагнетания на выкиде насосов в начальной точке трубопровода должно i6biTb:

Pj = /ipg = 845.830-9,81 = 6,88-108 Па.

При условии, что закачка нефти проводится только в точке К, величину наивысшей пропускной способности трубопровода можно определить следующим образом. Отметим на ординате в точке К (выше линии профиля местности) точку Лтах, соответствующую максимальному допустимому рабочему давлению трубопровода. Соединив эту точку с точкой V (или с критической точкой М, если положения М и V совпадают), получим линию профиля изменения давлений, наклон которой соответствует максимальному возможному градиенту давлении тр. тах-Исходя из этого, максимальная пропускная способность трубопровода 9тах может быть опредслена так: пусть две постоянных формулы (1.1-10) будут равны а = 0,194 и 6=0,189, тогда

X = 0,194Re-°•*. (7.1-4)

Вводя эту величину в формулу (7.1-3), где g = 9,81, получим

,р = 9,89-10-=-

Поскольку получим

,р = 1.53.10-2 v».i«»</i.«Vdl". (7.1 -5)

откуда

tO.552 J2,ee

я-=тЦ- (7.1-6)

Вводя в формулу (7.1-6) графически определяемую величину

тр. max, МОЖНО раССЧИТЗТЬ ?тах = 7. Т. 6. МЭКСИМаЛЬНуЮ ПрОПуСКНуЮ СПО-

собность трубопровода, если насосная станция расположена в его головной точке.

Пример 7.1-2. Требуется определить максимальную пропускную способность трубопровода по данным, указанным в примере 7.1-1 с учетом, того, что трубы изготовлены из стали марки Х-42 по стандарту АНИ, а грунт относится к категории а, описанной в разделе 6.1-4, т. е. запас прочности К=1,3; принимаем /С=1.

Расчетное давление определяем по формуле (7.1-2). Из таблицы 6.1-2 находим Os = 289 МПа. Следовательно,

Одоп = -;з- •= 222 МПа.

Максимально допустимое внутреннее избыточное давление, согласно уравнению (6.1-1). составит:

д, = Jfe . 2.1.222Л0М.78..0-3

Др 9.69-10« Vx= 830-9,81 -"90"-

В целях безопасности уменьшим эту величину на 40 м, тогда /imax=1190- -40=1150 м.

Нанося значение /imax на ординату в точке К (см. рис. 7.1-1) и соединяя верхнюю точку с точкой V, получим линию профиля давлений . Ясно, что профиль напора проходит выше критических точек профиля местности, т. е. и с этой точки зрения запас напора достаточен. Максимальный градиент

1150-83 ётр.тах - 72 400 - 0,0147 м/м.

Определяем максимальную пропускную способность трубопровода согласно уравнению (7.1-6).

О 0147,б52.о,20952.б« 7тах= 10,1 -(75.10-6)0,104-= 0,0525 mVc= 189 м/ч.

7.1.2. ПОВЫШЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ТРУБОПРОВОДА

Часто максимальная пропускная способность qman данного трубопровода может оказаться недостаточной для транспортирования всего объема q добываемой на промысленефти. При решении вопроса о ме-