Северный (Арктический) федеральный университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Северный (Арктический) федеральный университет

Институт нефти и газа

Технологический расчет горячего нефтепровода

Методические указания

Архангельск

Рассмотрены и рекомендованы к изданию

Методическим советом Института нефти и газа

Северного (Арктического) федерального университета

__ июнь 2011 года

Составитель

П.И.Чинцов, доц.

Рецензент

А.Н.ВИХАРЕВ, доцент кафедры гидравлики, зам. директора ИНиГ

УДК 622:

Чинцов П.И. Гидравлический расчет горячих нефтепроводов: методические указания. – Архангельск: Изд-во С(а)ФУ, 2011. – с.

Предназначены для студентов Института нефти и газа специальностям

130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»

130503 «Разработка нефтяных и газовых месторождений»

130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин»

Северный (Арктический)

Федеральный университет, 2011

Общее положение

В настоящей расчетно- графической работе изложены основные технологические расчеты горячего нефтепровода.

План РГР:

- определение расчетного диаметра;

- тепловой расчет участка после предполагаемой перевальной точки, L₂;

- уточнения реологических свойств нефти на этом участке;

- гидравлический расчет этого участка;

- определение наличия перевальной точки;

- уточнения реологических свойств нефти на определенном для расчета участке нефтепровода (L₁ при наличии перевальной точки или L₁ + L₂ при отсутствии перевальной точки);

- расчет полных потерь нефтепровода

- расчет пропускной способности нефтепровода

- расчет минимального объема прокачиваемой нефти;

- выбор насосов внешнего транспорта;

- выбор печей подогрева.

Продольный профиль трассы нефтепровода представлен на рис. 1. (подрис. текст, усл. обозн)

Исходные данные:

L₁ – протяженность участка до предполагаемой перевальной точки;

L₂ - протяженность участка после предполагаемой перевальной точки;

Q - часовой объем прокачиваемой нефти, м³/час;

P₂₀ – плотность нефти при 20^оС, кг/м³;

µ₂₀ - вязкость нефти при 20 ^оС, сСт

µ₅₀ - вязкость нефти при 50 ^оС, сСт

С_р – нефти, Вт/кгС^о

- теплопроводность изоляционного материала, Вт/мС^о

Р_р – рабочее давление, кг/см²

Т_н – начальная температура нефти, С^о

t_ос – температура окружающей среды, С^о

t_з – температура не текучести нефти, С^о

Z₁ – геодезическая отметка в начале трубопровода, м

Z₂ – геодезическая отметка в предполагаемой перевальной точки, м

Z₃ – геодезическая отметка в конце трубопровода, м

1. Определение диаметра трубопровода.

1.1 Диаметр находим по экономической скорости – скорости, при которой наиболее экономична перекачка углеводородов и меньше затраты.

Экономическая скорость принимается согласно рекомендациям:

При вязкости нефти менее 30 сСт: принимается от 1,0 до 1,2 м/с;

При вязкости нефти от 30 до 100 сСт: принимается от 0,8 до 1,0 м/с;

При вязкости нефти свыше 100 сСт: принимается от 0,6 до 0,8 м/с;

Расчётный диаметр рассчитывается по формуле:

(1)

1.2 Выбираем из стандартного ряда наружный диаметр трубы:

,м (2)

1.3 Принимая толщину стенки мм, находим внутренний диаметр трубы:

мм. (3)

1.4 Принимая толщину изоляционного слоя ,мм (70 – 100), находим диаметр трубы с наружным слоем изоляции:

мм. (4)

2. Тепловой расчет.

2.1 Находим коэффициент теплопередачи :

,Вт/м^{2 о}С (5)

где:

- коэффициент теплопроводности пенополиуритана. = 0,028

- сопротивление грунта. ( = 0,4 при подземном способе прокладки трубопровода, при надземном способе прокладки = 0)

2.2 Находим температуру в предполагаемой перевальной конечной точке:

(6)

2.3 Находим температуру в конечной точке:

(7)

2.4 Находим среднюю температуру второго участка:

(8)

3 Уточняем реологические свойства нефти второго участка.

3.1 Уточняем среднюю плотность

3.2 Уточняем среднюю вязкость

,

где А – коэффициент крутизны вискозограммы.

4 Гидравлический расчет второго участка.

Его осуществляем для того, чтоб определить наличие или отсутствие перевальной точки.

4.1 Уточняем фактическую скорость второго участка

4.2 Определяем число Рейнольдса

При Re до 2200 – режим течения ламинарный

При Re от 2200 до 4000 – режим течения переходный

При Re свыше 4000 – режим течения турбулентный

Определяем коэффициент сопротивления гидравлического трения .

При ламинарном течении = 64/Re

При переходном режиме - методом интерполяции

При турбулентном течении = 0,3164/Re^0,25

4.3 Определяем линейные потери

м. в. ст.

4.3 Находим полные потери второго участка

,

где:

к_м коэффициент местного сопротивления, который принимается в зависимости от способа сооружения трубопровода (надземный или подземный) от 2% до 10%

Р_к конечное давление трубопровода и определяется от разности геометрических отметок трубопровода и минимально допустимого уровня в резервуаре.

Р_к = dZ*р_к*10^-3

4.4 Находим располагаемый напор

4.5 Находим разность напоров

Если величина отрицательная – перевальная точка есть.

4.6 Находим сопротивление дросилирующего устройства

4.7 Находим - давление в перевальной точке.

При наличии перевальной точки гидравлический расчет производится на первом участке.