Гидравлический расчет выкидной линии

Теоретическая часть

Вопросы сбора и подготовки продукции скважин неразрывно связаны с вопросами эксплуатации добывающих скважин, что обусловлено гидродинамическим единством различных элементов всей системы добычи нефти и газа. Технология и характеристики системы сбора и подготовки продукции оказывают прямое воздействие на процесс эксплуатации добывающих скважин.

Гидравлический расчет выкидных линий добывающих скважин базируется на использовании уравнения Д. Бернулли, записанного относительно выбранной плоскости сравнения для двух сечений (устье добывающей скважины − вход в сепарационную установку):

= р_дл+ р_мс, (5.1)

где z_у , z_с − соответственно абсолютные величины над плоскостью сравнении устья скважины и сепаратора, м; р_у р_с − соответственно давления на устье скважины и на входе в сепаратор, Па; v_у , v_с − соответственно скорость движения нефти на устье скважины и перед входом в сепаратор, м/с; − плотность нефти, кг/м³; р_дл − потери давления по длине при движении нефти до сепаратора, Па:

, (5.2)

l − длина выкидной линии, м; d_вн − внутренний диаметр выкидной

линии, м; v − средняя скорость движения нефти в выкидной линии, м/с; р_мс − потери давления на местных сопротивлениях, Па

(5.3)

− коэффициент потерь на местных сопротивлениях; (v₁ − v₂) − потерянная скорость на местном сопротивлении.

Коэффициенты потерь на местных сопротивлениях для различных их видов (внезапное расширение или сужение потока, задвижки, повороты

и т. д.) приводятся в справочниках.

Коэффициент гидравлических сопротивлений рассчитывается по соответствующим формулам в зависимости от режима движения жидкости.

Для простых напорных трубопроводов при течении в них жидкостей гидравлический расчет сводится к решению одной из следующих задач:

расчет пропускной способности;

расчет начального давления;

расчет диаметра трубопровода.

ЗАДАЧА 5.1. Рассчитать давление на устье р_у добывающей скважины для следующих условий: выкидная линия горизонтальна, местные сопротивления отсутствуют, длина выкидной линии l = 3600 м, внутренний диаметр линии d_вн = 0,1 м, дебит скважины Q = 280 м³/сут, плотность нефти = 865 кг/м³; давление перед входом в сепаратор р_с = 1,6 МПа, вязкость нефти _н = 5 мПа с.

Решение. Так как выкидная линия горизонтальна, то z_у = z_с. Учитывая, что диаметр выкидной линии постоянен, v_у = v_с. Тогда уравнение Бернулли записывается в виде

Р_у =р_с+ р_дл (4.4)

Прежде чем рассчитать р_дл, определяем скорость движения нефти

v = 4 Q/ d_вн²∙=280/(86400∙3,14∙0,1 ) =0,143 м/с.

Рассчитываем число Рейнольдса:

Так как число Re = 7145 > 2320, то режим турбулентный и коэффициент гидравлических сопротивлений вычисляем по формуле

= 0,3164/Re^0,25 = 0,3164/71450,25 = 0,3164/9,194 = 0,0344.

Рассчитываем р_дл по формуле (5.2):

= 0,092 МПа

Определяем по (5.4) давление на устье скважины

р_у = 1,6 + 0,092 = 1,7 МПа

Таким образом, давление на устье скважины должно быть равным

1,7 МПа.

ЗАДАЧА 5.2.Рассчитать давление перед входом в сепаратор для следующих условий: давление на устье скважины р = 1,82 МПа, длина l = 14,1 км, дебит скважины Q_м = 147 т/сут, плотность нефти _н = 890 кг/м³, вязкость нефти _н = 20 мПа∙с. Внутренний диаметр выкидной линии

d_вн = 0,1 м. Выкидная линия горизонтальна.

Варианты расчета выкидной линии

Параметры
Давление на устье, МПа	1,6	1,2	1,8	2,0	1,4	1,6	1,8	1,2	2,0	2,4
Длина выкидной линии, км
Дебит скважины, т/сут