Күрделі құбырлардың гидравликалық есебі

Есеп 5.2

Ұзындығы 10 км, диаметрі 0,2 м болатын жинау коллекторының басына тұтқырлығы 20 мПа*с және тығыздығы 800 кг/м³ тең 180 т/сағ мөлшерінде тауарлы мұнайды береді. Жинау коллекторының бойынан үш нүктеден: 20 т/сағ, 50 т/сағ, 100т/сағ. сәйкесті мұнай алынады.

Коллектордың басынан бастап мұнайды алу нүктесіне дейінгі ара қашықтық мынадай: 4000 м, 200 м, 3000 м. Соңғы нүктеге дейінгі жалпы қысым төмендеуін анықтау керек, егерде бастапқы қысым 1,6 МПа тең болса. Жинау коллекторы көлденең төселген және жергілікті кедергілері жоқ

Берілгені: L = 10 км; D = 0,2 м; G = 180 т/сағ; μ = 20 мПа*с; ρ= 800 кг/м³;

q₁ = 20 т/сағ, q₂ = 50 т/сағ; q₃ = 100 т/сағ, l₁ = 4 км; l₂ = 200 м; l₃ = 3 км; P_б = 1,6 МПа;

Табу керек: ΔР =?

Шешімі:

 

Бұл есепті шешу алгоритмінде бір-бірінен шығын мөлшері бойынша ерекшеленетін бірнеше участкеден тұратын күрделі құбырды есептеу қарастырылған. Әрбір участок қарапайым құбыр ретінде жеке есептеледі (6.1 есепті қараңыз). Жалпы қысымның төмендеуі әрбір учаскедегі қысым жоғалтуының жалпы қосындысына тең.

 

Бірінші нүктеге дейінгі мұнайдың жүру жылдамдығын анықтаймыз:

Бұл участкедегі ағын режимі турбулентті, өйткені

(Блазиус аймағы).

Әрбір участкедегі гидравликалық кедергі коэффициентін - λ жеке анықтаймыз.

 

Бірінші участкедегі қысымның жоғалуын келесі формуламен есептейміз:

Екінші бөлшектегі қысым шығынын анықтау үшін, алдымен мұнай ағысының жылдамдығын анықтап аламыз

Екінші бөлшектегі ағыс режимі ламинарлы, өйткені

Гидравликалық кедергі коэффициенті

Екінші бөлшектегі қысым шығыны

Үшінші бөлшектегі мұнай жылдамдығы:

Ағыс режимі турбулентті, өйткені

 

 

Гидравликалық кедергі коэффициенті

Үшінші бөлшектегі қысым шығыны

Төртінші бөлшектегі мұнай жылдамдығы

Ағыс режимі ламинарлы, өйткені:

Гидравликалық кедергі коэффициенті

Төртінші бөлшектегі қысым шығыны

Соңғы нүктеге дейінгі жалпы қысымның төмендеуін жол бойындағы барлық қысым жоғалтуларды ескере отырып былай есептейміз:

Δp = Σ p_i = 0.875 + 0.037 + 0.278 + 0.049 = 1.24 МПа

 

Өзіндік жұмысқа тапсырма

 

 

Есеп 5.1

Сығымды сорап станциясында (ССС) орналасқан бірінші сатылы айырғыштың қысымы белгілі. «Спутник»-тен ССС-на дейінгі төселген жинау коллекторының ұзындығы, (ішкі) диаметрі және абсолюттік эквиваленттік кедір-бұдырлығы-(Δ), құбырөткізгіштің басы мен аяғындағы геодезиялық белгілердің айырмашылығы, айдалатын мұнай көлемі және оның тығыздығы мен кинематикалық тұтқырлығы белгілі. Қажетті бастапқы қысымды анықтау қажет.

Варианттар бойынша тапсырма 5.2 кестеде келтірілген.

 

 

Есеп 5.2

Ұзындығы L-ға тең (км) болатын жинау коллекторының бас жағынан көлемі – G, т/сағ. динамикалық тұтқырлығы μ, мПа*с және тығыздығы ρ, кг/м³ товарлық мұнай беріледі. Жинау коллекторынан 2 нүктеден мұнай алынады q₁ т/cағ. және q₂ т/cағ.

Коллектордың басталған жерінен мұнай алынған нүктелерге дейінгі арақашықтық l₁ км, l₂ км. Бастапқы қысымы P_н МПа болса, жалпы қысымның түсуін анықтау керек. Жинаушы коллектор көлденең төселген және жергілікті кедергілер жоқ.

Варианттар бойынша тапсырмалар кесте 5.3-де келтірілген.

 

5.2-кесте

Бастапқы мәндер	Варианттар
Соңғы қысым, МПа	0,6	0,2	0,5	0,8	0,4	0,6	0,3	0,5	0,1	0,4	0,6	0,3	0,2	0,8	0,1
Құбырдың ұзындығы, км
Құбырдың диаметрі, м	0,31	0,26	0,32	0,25	0,30	0,31	0,35	0,26	0,37	0,32	0,31	0,26	0,32	0,25	0,30
Геодезиялық белгілердің айырмашылығы, м		-5		-8			-20	-3	-8			-5		-8
Мұнайдың массалық шығыны*102 т/тәу
Мұнай тығыздығы, кг/м3
Мұнайдың кинематикалық тұтқырлығы*10-4, м2/с	0,14	0,28	0,63	0,08	0,40	0,43	0,39	0,39	0,14	0,08	0,13	0,29	0,64	0,11	0,42

 

 

5.2-кестенің жалғасы

Бастапқы мәндер	Варианттар
Соңғы қысым, МПа	0,6	0,2	0,5	0,8	0,4	0,6	0,3	0,5	0,1	0,4	0,6	0,3	0,2	0,8	0,1
Құбырдың ұзындығы, км
Құбырдың диаметрі, м	0,31	0,26	0,32	0,25	0,30	0,31	0,35	0,26	0,37	0,32	0,31	0,26	0,32	0,25	0,30
Геодезиялық белгілердің айырмашылығы, м	-12			-8	-10			-3		-10				-7
Мұнайдың массалық шығыны*102 т/тәулік
Мұнай тығыздығы, кг/м3
Мұнайдың кинематикалық тұтқырлығы*10-4, м2/с	0,14	0,28	0,63	0,08	0,40	0,43	0,39	0,39	0,14	0,08	0,13	0,29	0,63	0,11	0,42

 

Бақылау сұрақтары:

1. Кәсіпшілік құбырларын қалай жіктейді?

2. Қандай құбырларды қарапайым және күрделі дейміз?

3. Гидравликалық көлбеу дегеніміз не?

4. Дюкерді қандай жағдайларда қолданады?

5. Қарапайым арынды құбырларды есептеу кезінде қандай

параметрлерді анықтайды?

6. Сұйықтың құбыр бойымен қозғалуы кезінде гидравликалық кедергінің шамасы қандай факторларға тәуелді болады?

7. Көлденең құбырлардағы газдысұйық ағындардың құрылымдық

түрлерін атап беріңіз?

8. Реологиялық қасиеттер деп нені түсінеміз?

9. Ньютондық емес сұйықтарға түсінік беру.

10. Тиксотропия деп нені айтады?

 

 

 

5.3 - кесте

Бастапқы мәндер	Варианттар
Құбырөткізгіш ұзындығы, км
1-ші участок ұзындығы. км	3,5					1,5							2,5
2-ші участок ұзындығы. км			0,5			2,5
Құбырдың диаметрі, мм
Мұнай шығымы, т/с
1 участок шығымы, т/ч
2 участок шығымы, т/с
Мұнай тығыздығы, кг/м3
Мұнайдың динамикалық тұтқырлығы, мПа*с
Бастапқы қысым, МПа	1,8	2,0	2,2	2,5	2,8	3,0	3,4	3,6	3,8	4,0	2,3	2,9	3,2	3,0	3,5
Абсолютті эквивалентті кедір-бұдырлық, мм	0,15	0,10	0,12	0,15	0,10	0,12	0,15	0,10	0,12	0,11	0,15	0,10	0,12	0,11	0,13

 

 

5.3 - кестенің жалғасы

Бастапқы мәндер	Варианттар
Құбырөткізгіш ұзындығы, км
1-ші участок ұзындығы. км	3,5								1,5				2,5
2-ші участок ұзындығы. км			1,5			2,5						2,5
Құбырдың диаметрі, мм
Мұнай шығымы, т/с
1 участок шығымы, т/ч
2 участок шығымы, т/с
Мұнай тығыздығы, кг/м3
Мұнайдың динамикалық тұтқырлығы, мПа*с
Бастапқы қысым, МПа	1,8	2,1	2,2	2,5	2,8	3,0	3,4	3,6	3,8	4,0	2,3	2,9	3,2	3,0	3,5
Абсолютті эквивалентті кедір-бұдырлық, мм	0,15	0,10	0,12	0,15	0,10	0,12	0,15	0,10	0,12	0,11	0,15	0,10	0,12	0,11	0,13