Определение технической характеристики шлейфа скважины

Расчет № 3

Гидравлический расчет шлейфа скважины

Задача расчета состоит в подборе шлейфа с такой технической характеристикой, которая бы обеспечила надежность транспорта газа от устья скважины до входа в установку его подготовки (УПГ, УППГ, УКПГ) с оптимальным перепадом давления.

Определение технической характеристики шлейфа скважины

Из основного уравнения газопроводов определяем внутренний диаметр индивидуальной линии подачи газа (шлейфа скважины) исходя из условия обеспечения необходимой его продуктивности, равной дебиту скважины:

(1)

где λ_факт – фактический коэффициент гидравлического сопротивления, значение которого принимаем равным гидравлическому сопротивлению трения λ_тр, пренебрегая влиянием местных сопротивлений (см. табл.1);

Q – заданный дебит скважины, млн.м³/сутки;

Δ – относительная плотность газа по воздуху;

Т_ср – средняя температура газа, К;

L – расстояние от устья скважины до входа в установку его подготовки (проектная длина шлейфа), км;

z_ср – средний коэффициент сжимаемости газа;

Р_н, Р_к – соответственно начальное (давление на устье скважины) и конечное давление в шлейфе (давление на входе в установку подготовки газа), кгс/см².

В первом приближении принимаем следующие допущения:

- коэффициент сопротивления трения должен обеспечить транспортировку газа в квадратичном режиме течения газового потока, то есть λ не является функцией числа Рейнольдса, а зависит от эквивалентной шероховатости труб определенного диаметра. Коэффициент гидравлического сопротивления в первом приближении принимают по табл. 1 в соответствии с рабочим дебитом скважины (продуктивность газопровода);

- конечное давление ниже начального не больше чем на 3 кгс/см²;

- температура газа по трассе шлейфа изменяется незначительно, поэтому принимаем в качестве средней температуру на устье скважины, т.е. Т_ср = Т_н.

Таблица 1 – Значение коэффициентов гидравлического сопротивления трения, соответствующих продуктивности шлейфа в условиях квадратичного течения газового потока для диаметрального ряда газопроводов [10]

Перед расчетом внутреннего диаметра шлейфа скважины определим среднее давление:

(2)

и коэффициент сжимаемости перекачиваемой среды:

(3)

Для обеспечения надежности транспорта газа на участке «устье скважины – установка сбора и подготовки» на этапе проектирования предварительный расчет толщины стенки шлейфа проводят из условия обеспечения прочности трубопровода по основной нагрузке – максимально возможному внутреннему давлению перекачиваемого продукта. Толщина стенки трубы d вычисляется по формуле СНиП 2.05.06-85:

, (4)

где – коэффициент надежности трубопровода по нагрузке – внутреннему давлению, в соответствии со СНиП 2.05.06-85 – для газопроводов;

Р_ст – максимальное внутреннее давление на стенку трубы, принимается равным статическому давлению скважины, МПа;

D_в – рассчитанный внутренний диаметр трубопровода, мм,

– расчетное сопротивление материала трубы, МПа.

Расчетное сопротивление материала трубы определяют по формуле:

, (5)

где – нормативное сопротивление металла трубы, равное пределу прочности (временное сопротивление разрыву) σ_В, который для определенной марки стали принимают по стандартам или техническим условиям на трубы (таблица 2), МПа;

– коэффициент условий работы трубопровода, который в соответствии со СНиП 2.05.06-85 для межпромысловых газопроводов и шлейфов принимаем равным 0,75;

- коэффициент надежности по материалу трубы, принимают в соответствии со СНиП 2.05.06-85, значение этого коэффициента для шлейфов скважин, выполненных из бесшовных горячедеформированных труб, составляет 1,55;

- коэффициент надежности по назначению трубопровода, который зависит от давления в газопроводе и его условного диаметра; при давлении р ≤ 9,8 МПа и Ду ≤500 = 1,0.

Таблица 2 – Предел прочности и предел текучести материала бесшовных горячедеформированных труб (по ГОСТ 8731-74)

После расчета по формуле (4) толщину стенки трубопровода принимают из номинального ряда толщин равной ближайшему большему значению (таблица 3).

Таблица 3 - Номинальный ряд толщин стенок бесшовных горячедеформированных труб (по ГОСТ 8732-78)

Наружный диаметр шлейфа определяем по формуле:

(6)

Подбираем по сортаменту (таблица 4) номинальное значение наружного диаметра шлейфа скважины .

Таблица 4 – Номинальный ряд наиболее применимых диаметров для бесшовных горячедеформированных труб (по ГОСТ 8732-78)

Номинальный наружный диаметр трубы , мм

Определяем внутренний диаметр газопровода, соответствующий номинальным значениям наружного диаметра и толщины стенки трубопровода:

(7)

По таблице 1 находим соответствующее ему значение коэффициента гидравлического сопротивления трения λ_н. В случае, если λ_н=λ, расчет считается оконченным, а если номинальный и принятый в первом приближении коэффициенты отличаются, то проводят перерасчет внутреннего диаметра, толщины стенки и наружного диаметра повторно по формулам (1) – (7).

Date: 2016-05-17; view: 1678; Нарушение авторских прав