Мұнай газын жинау үшін газ құбырларын есептеу

Газдар газқұбыры бойымен қозғалған кезде белгілі бір қысымын жоғалтады, бұл қысым негізінен газдардың қозғалысы барысында туындайтын жергілікті кедергілерді жоюға жұмсалады. Жобалау нормасына сәйкес газқұбырындағы қысымның жоғалуы бастапқы қысымның 5%-нан аспауы ерек.

Қарапайым көлденең (горизонталды) төселген газқұбырларының бойымен газдың қалыптасқан изотермиялық қозғалысы кезіндегі массалық шығынды анықтайтын негізгі формула:

(5.15)

мұнда, Р_н және Р_к – газқұбырының басындағы және соңындағы қысым, МПа; L- газқұбырының ұзындығы, м; D- газқұбырының диаметрі, м; l- гидравликалық кедергі коэффициенті; z- газдың сығымдылық коэффициенті; R- газ тұрақтысы; T- қоршаған ортаның температурасы, К.

Көлемдік шығын:

Гидравликалық кедергілер коэффициентін ВНИИгаздың формуласы бойынша анықтауға болады:

, (5.16)

мұнда, K_Э- құбырдың эквивалентті ішкі кедір-бұдырлығы, мм.

кезінде ; (5.17)

кезінде (5.18)

Рейнольдс санын белгілі формулалар (6.4) немесе (6.5) бойынша анықтайды.

немесе .

мұнда, n және m - газдың сәйкесті кинематикалық және динамикалық тұтқырлығы; G –газдың массалық шығыны, кг/с; w –газдың жылдамдығы, м/с.

Техникалық есептеулер жүргізгенде крандар мен ысырмаларды ескере отырып

.

Газқұбырының басынан бастап L=x қашықтығына дейінгі қысымды анықтау үшін келесі формуланы қолданады:

(5.19)

Газқұбырындағы орташа қысым, бастапқы және соңғы қысымдар арасындағы орташа интеграл ретінде анықталады:

(5.20)

Қарапайым құбырлардың гидравликалық есебінің негізгі теңдеулері:

1. Көлемдік шығын үшін:

(5.21)

мұндағы W – ағынның сызықтық жылдамдығы, м/с;

S – құбырдың көлденең қимасының ауданы, м².

S = p*d²/4 = 0,785*d², болғандықтан (5.21) формуласы дөңгелек қималы құбырлар үшін: (5.22)

2. Массалық шығын үшін:

(5.23)

мұндағы r – тығыздық, кг/м³.

3. Құбырлар бойымен сұйық қозғалған кездегі арынның үйкеліске жоғалуының екі түрі болады:

мұндағы, h_тр – құбырдың ұзындығы бойынша арынның үйкеліске жоғалуына кеткен шығын; h_м – жергілікті кедергілерді жоюға кеткен шығын.

4. Кез-келген қалыптасқан ағын режиміндегі дөңгелек қималы құбырлар бойындағы үйкеліске жоғалтуды Дарси-Вейсбах формуласымен анықтаймыз:

(5.24)

5. Үйкеліс күшін жоюға кеткен қысым шығыны:

Па (5.25)

6. Көлбеу құбырларда:

(5.26)

Мұнда, «+» таңбасы – көтерілім участкелерінің (қырлық жерлердің) жалпы қосындысы DZ түскен (ойлы) жерлерден көп болса, ал керісінше болғанда “-“ таңбасы қойылады. Формулалардағы қолданылған белгілер: L – құбырдың ұзындығы, м; d – құбырдың ішкі диаметрі, м; W – ағынның орташа жылдамдығы, м/с; ρ - сұйықтың тығыздығы, кг/м³; Q - сұйықтың көлемдік шығыны, м³/с; DZ – құбырлардың бастапқы және аяқталған жеріндегі геодезиялық белгілердің айырмашылығы, м; g - ауырлық күшінің үдеуі, м/с²; - гидравликалық кедергі коэффициенті.

Гидравликалық кедергі коэффициенті Рейнольдс -Re санына және құбыр бетінің салыстырмалы тегістігіне байланысты:

l = Ұ(Re, e),

мұндағы e = D/d, D- абсолютті эквиваленттік тегістік, мм.

(5.27)

Ламинарлық ағым режимі, Re< Re_кр (2300):

(5.28)

Турбуленттік режимде кедергіні тегіс, аралас және кедір-бұдырлы үйкелістер аймағы деп үш аймаққа бөледі. Бұл аймақтардағы гидравликалық үйкеліс коэффициентін анықтау жолдарын жоғарыда келтіре кеттік.

Есеп 5.1

Сығымды сорап станциясындағы (ССС) бірінші сатылы айырғыштың қысымы 0,6МПа. АТӨҚ (АГЗУ)-дан ССС-на дейінгі төселген жинау коллекторының ұзындығы 10км және оның ішкі диаметрі 0,3м. Жинау коллекторы тегіс көлденең төселген. Айдалатын мұнайдың көлемі 3800 т/тәулік, тығыздығы 800 кг/м³, кинематикалық тұтқырлығы 1* 10^-4 м²/с. Құбырдағы қажетті бастапқы қысымды анықтау керек.

Берілгені: P_а = 0,6 МПа; d = 0,3 м; ρ_м = 800 кг/м³; ν = 1* 10^-4 м²/с; L = 10 км;

Q = 3800 т/тәулік;

Табу керек: Р_б =?

Шешімі:

;

;

P_б = Р_а + ΔP = 0,6 + 0,217 = 0,817МПа;