В начале сборного коллектора (рис. 3.1.) длинной L1 с кустовой площадки подается нефть в количестве Q1, динамической вязкостью μ и плотностью ρ. К коллектору в разных точках подсоединены три трубопровода с подачей нефти q1, q2, q3 от еще трех кустовых площадок. Диаметр коллектора в местах подсоединения коллектора изменяется, для сохранения режима течения жидкости. Протяженности отдельных участков сборного коллектора составляет L2, L3, L4. Определить давление в точках подключения кустовых площадок Р1, Р2, Р3, внутренние диаметры труб Dвн1; Dвн2; Dвн3; Dвн4, по ним подобрать трубы с наружным диаметром по ГОСТ и общие потери давления в коллекторе при условии, что Рн = 1,5 МПа и РДНС = 0,55 МПа.
Рисунок 3.1
Дано
L1 = 3 км =3000 м
Qн= 800 т/сут
μ = 2,1 мПа·с =2,1·10-3Па·с
ρ =0,8 т/м3
q1 = 30 т/ч
q2 = 40 т/ч
q3 = 100 т/ч
L2 = 2км =2000 м
L3 = 1,5км =1500 м
L4 = 2,8км =2800 м
νср =1.5 м/с
Решение
1 Определяем площадь сечения нефтепровода
F= 
где Q – производительность нефтепровода, т/сут;
r - плотность нефти, т/м3;
vср – средняя скорость движения нефти в трубе, выбирается в зависимости от кинематической вязкости, м/с
F= 
= 0,0077 м2
2. Определяем внутренний диаметр нефтепровода
Dвн1= 
Dвн1= 
= 0,099 м = 99 мм
3. Принимаем ближайший больший диаметр Dст по таблице с учетом толщины стенок d.
d = 7мм. Dст1 = 99 +(2·7) =113 
114 мм
4.Для принятого диаметра уточняем среднюю скорость движения нефти по формуле:
= 
= 
= 1,47 м/с
5. Определяем параметр Рейнольдса и режим движения жидкости по формуле:
Re = 
Re = 
= 56000
6. В зависимости от Rе определяем коэффициент гидравлического сопротивления l:
Если Re> 2800, то течение жидкости турбулентное и l определяется по формуле:
l= 
l= 
= 0,021
7.Определяем потери давления на трение по формуле:
(3.6)
8. Определяем давление Р1 в конце первого участка трубопровода
по формуле:
где DZ-разность геодезических отметок начальной иконечной точки участка трубопровода, принимаем равной 10м.
9. Повторяем расчет для следующего участка, учитывая
увеличившийся расход жидкости:
Q1=Qн+q1
Q1 = 800 т/сут + 30т/ч ·24ч = 1520 т/сут.
Определяем площадь сечения нефтепровода второго участка
F2= 
F2= 
= 0,015 м2
Определяем внутренний диаметр нефтепровода
Dвн2= 
Dвн2= 
= 0,138 м = 138 мм
Принимаем больший ближайший диаметр Dст по таблице с учетом толщины стенок d.
d = 8мм Dст2 = 138 +(2·8) =154 159 мм
Для принятого диаметра уточняем среднюю скорость движения нефти по формуле:
= 
= 
= 1,33 м/с
Определяем параметр Рейнольдса и режим движения жидкости по формуле:
Re = 
Re = 
= 73467
В зависимости от Rе определяем коэффициент гидравлического сопротивления l:
Если Re> 2800, то течение жидкости турбулентное и lопределяется по формуле:
l= 
l= 
= 0,019
Определяем потери давления на трение по формуле:
Определяем давление Р2в конце второго участка трубопровода по формуле:
Повторяем расчет для следующего участка, учитывая увеличившийся расход жидкости:
Q2 = Q1 + q2Q2 = 1520 т/сут + 40т/ч ·24ч = 2480 т/сут.
Определяем площадь сечения нефтепровода третьего участка
F3= 
F3= 
= 0,024 м2
Определяем внутренний диаметр нефтепровода
Dвн3 = 
Dвн3 = 
= 0,175 м = 175 мм
Принимаем ближайший больший диаметр Dст по таблице с учетом толщины стенок d.
d = 8мм. Dст3 = 175 +(2·8) =191 219 мм
Для принятого диаметра уточняем среднюю скорость движения нефти по формуле:
= 
= 
= 1,09 м/с
Определяем параметр Рейнольдса и режим движения жидкости по формуле:
Re = Re = 
= 85124
В зависимости от Rе определяем коэффициент гидравлического сопротивления l:
Если Re> 2800, то течение жидкости турбулентное и lопределяется по формуле:
l= l= 
= 0,019
Определяем потери давления на трение по формуле:
Определяем давление Р3в конце третьего участка трубопровода по формуле:
Повторяем расчет для следующего участка, учитываяувеличившийся расход жидкости:
Q3= Q2+q3Q3 = 2480 т/сут + 100т/ч ·24ч = 4880 т/сут.
Определяем площадь сечения нефтепровода четвертого участка
F4= 
F4= 
= 0,047 м2
Определяем внутренний диаметр нефтепровода
Dвн4 = Dвн4= 
= 0,245 м = 245 мм
Принимаем ближайший больший диаметр Dст по таблице с учетом толщины стенок d.
d = 8мм.Dст3= 245 +(2·8) =261 273 мм.
Определяем общие потери давления в коллекторе:
Pпот1 =Рн – Р1 = 1,5 – 0,9 = 0,6 МПа
Pпот2 =Р1 – Р2 = 0,9 – 0,6 = 0,3МПа
Pпот3 =Р2 – Р3 = 0,6 – 0,5 = 0,1 МПа
Робщ = Pпот1 + Pпот2+ Pпот3 = 0,6 + 0,3 + 0,1 = 1 МПа
Ответ:Р1 =0,9МПа; Р2=0,6 МПа; Р3=0,5 МПа; Робщ =1 МПа
Dвн1=99 мм;Dст1 = 99 +(2·7) =113 114 мм
Dвн2= 138 мм; Dст2 = 138 +(2·8) =154 159 мм
Dвн3 = 175 мм; Dст3 = 175 +(2·8) =191 219 мм
Dвн4=245 мм; Dст3= 245 +(2·8) =261 273 мм.
