Министерство нефтяной промышленности
ИНСТРУКЦИЯ да РАСЧЕТА расходных характеристик ТРУБОПРОВОДА. ПРИ БЕСШЛПРВССОЙ1Ш ТРАНСПОРТЕ СЫРОГО НИТЯНОГО ГАЗА
Министерство не&тяной промышленности
утверждаю
Начальник Технического_
/должность лица Минне^те-прома,утвердившего документ/ .
у правде ния -г > > у*'/
/подпись«дата, инициалы и фамилия/
Ю.Н.Байдаков " " 1982 г.
инструкция да расчета расходных характеристик
ТРУБОПРОВОДА ПИ! *БЕСМШРЕССОРНШ ТРАНСПОРТЕ СЫРОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА
НАСТОЯЩИЙ ДОКУМЕНТ РАЗРАБОТАЛИ:
Всесоюзный научно-исследовательский и пооектный институт по переработке газа \ > //
Директор института, к.т.н,
Ответственный исполнитель зав. сектором, к^т-,н.
Всесоюзный
Директор
Ответствен
зав.сектово
&удао^иссле^вате. (ртйту-та, д.т.М*
М. А. Берлин ” /> и oeK.afp-4 1981
В.Я.Фвпдланд W./^>,П, ,1081
.ский ^институт природных газов
А. И. Гриценко " 22. * дек.
О.В.Клапчук п22„ век
..... —-I /
Краснодарский политеху
Ректор института^к.т>н7'-"/*-о
Ответственный исполнитель ст.научн.сотр. к.т.н
\к
Начальник Технического, Миннефтепрома -
_1981
„ Э. Э. Маркович
LL.I98I
Ю.М. Байдаков
расходное объёмное газосодерканне на расчетном участке:
J>r - i ~£ж . (9)
Последующие расчеты выполняются только при условии 0,9 в соответствии с областью применения настоящего доку< мента.
4.7. Коэффициент гидравлического сопротивления рассчиты?? вается по различным алгоритмам в зависимости от величины fir :
- приfir-1 (течение "сухого" газа) - алгоритм приведен на рис. 2 ;
- при 0,985 ^ *1 - алгоритм II I,описан в разделе 5;
- при 0,9 ^ fir £ 0,985 - алгоритм Л 2, описан в разделе б;
4.8. Продольный градиЕнт давления на I -ом участке:
(—ф - > Да/W (ю)
Величина 1,2 в формуле (10) является коэффициентом
гидравлической эффективности и учитывает отклонение состояния внутренней поверхности труб от принятой в расчете, засорение газопровода при строительстве и эсплуатации, неточности методики гидравлического расчета.
4.9.Среднее давление на L-ом участке:
Рсц= PHi+(4z]i--j- = P»t +■ ^jn ’ Па* (п)
Средняя, температура на I -ом участке определяется аналогично пункту 4.3.
Если расхождение между Pcpio и Pc.pl превышает I $,т.е.
1Ы1.- M,l> o,Oi , (12)
• I rcpi I
то расчет повторяется в предположении, что
Pzpio *“ Pcpl } J~c.pLo **" ~Tc.pL 4.10.Если не выполняется условие
Рн L — Рк1
10
4
д>«?» ^3-(М? *л)
(рис.З )
Рис.2. Алгоритм расчета коэффшщента сопротивления при течении сухого газа
|
11 |
|
|
Рис. 3 Зависимость коэффициента сопротивлошшЛ, от числа Рейнольдса $е и коэффициента шероховатости А. |
12
то длина расчетного участка должна быть уменьшена делением его на части (см. рис.I, блоки. 19-23)•
4.II.Нарушение в конце какого-либо расчетного участка условия Рк:^Рк означает, что транспорт заданного расхо-. да газа не обеспечивается давлением в начале трубопровода. Расчет должен быть прекращен.
4Л2.Для получения расходной характеристики трубопровода все вычисления выполняются для заранее заданного набора расходов газа.
5.Алгоритм Л I расчета коэффициента гидравлического сопротивления (0,985 £ }г *1)
5.1. Константы, применяемые в расчете по алгоритму Л I:
Ке= 0,65 10“5м;. Т0= 7.85 Ш , А = 64 I0~I2m4/c2;
5.2. Параметры, общие для всех режимов течения:
Wr =4 Qr/(jt%>1) .м/с; (15)
Re г - W/r^// \)/* ; (16)
Fz г /(§£>) ; (17)
R =frWA Kt / & ; аз)
Г = 0.ж (is)
' F-/4/&; (го)
Вз =0,09636 ))ж /&■ (21)
средняя расчетная скорость смеси Wcи
условная средняя скорость число Рейнольдса для газа число Фруда для газа другие критерии подобия •
5.3.Последовательность и содержание вычислений при инден тяфикации структуры. течения газожидкостной смеси даны в виде, блок-схемы на рис.4. В блок-схемах использованы следующие обозначения режимов' течения:
СГ - течение сухого газа;
|
V>r~(l-Zh)
Уж = 1- Уг |
|
|
Pzc.4. Алгоритм идентификации режимов течения газожидкостной |
5Y-J5--
I Определение Ар*с« решила течения СГ
(см.рис.2)
|
__ тс |
Да |
|
р-£tf г Sr |
|
|
|
|
XI
и. -ftr |
|
|
|
|
I Определение Аросч '{ решил 33
(то.9) |
|
п—22 | |
|
Определение Лросч решил БР (рис .8) |
|
Определение .
Х-П'РиФи-.^Щ
(рис . 5) |
|
|т-24 ■ |
|
Определение^ расч. решил БР (рис.8) |
Огшеде лениеД рас ч. решил РР
(рис.7)
ДНК - дисдерсно-долукольцзвой режим;
ДК - дисперсно-кольцевой решил;
РР - реаигл расслоенного течения;
33 - течение с застойными зонами;
ПР - пробковый решил;
БР - барботажный решил;
При расчетах до алгоритму ill пробковый режим не реализуется. 5.4. Параметры* применяемые при определении корня уровне-и;ш йеДу/')ж') (рис. 5 J :
1е7?=ЯсгХ/(Х-^) ;
ОТ
* о 2> 5
3-гэк ~
~ч п “М
= Ивтв ;
бч/Ие* ( при Re* ^ ■ISDO Q,W3■ Яе^°,г, при |?еж>-|50О;
Ai=A
(23)
(24)
(25)
(26)
(27)
(28)
(29)
(30)
|
|
Вис, 5, Решение уравнения |
Ац = 2X(j5-l)(W/ Ftr)[4x О- Чж)J *,
yivULtffr/s. ;
A1=А< ЧжДж+Эс^(^+ ^ '»
Аъ]}/й -*&/(*-4*0} > чРи. R«*41300.
Аъ U/jfi-S^^-^^^npu..Ясж>**500 ’
-зД^жЬА*- i/0-^*)
5.5* Алгоритмы расчета коэффициента гидравлического сопротивления для каждого режима течения приведены в виде блок-схем на рис. 6-9.
6. Алгоритм Ш раочета коэффициента гидравлического 'сопротивления (0,9 £ А с 0,985)
6.1. Параметры, общие для всех режимов течения:
|
объемный расход газа |
Qr = G-r/fr , м3/с; |
£37) |
|
объемный расход жидкости |
0.ж = mV°s |
(38) |
|
относительная плотность » |
\Г =J^./f’r } |
(39) |
|
относительный коэффициент |
|
|
|
кинематической вязкости |
^ ~ ^»с/ ")г » |
(40) |
|
3
Я«Г |
1 |
|
А |
|
|
п - ' В з |
|
К' |
|
|
Ren = F^ |
|
|
Рис.6.Алгоритм расчета коэффициента гидравлического сопротивления при дисперсно-кольцевом (Ж) и дисперсшо-па’^тлльце-в-ам (ЯДК) режима течения |
РУ1ЮВ0ДЯДИЙ ДОКУГ^ГГ ИНСТРУКЦИЯ ДШ РАСЧЕТА РАСХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРУБОПРОВОДА ПРИ ЕЕСКОМПРЕССОШШ ТРАНСПОРТЕ СЫРОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА РД-39-32-704-82
Вводится впервые
Приказом Министерства нефтяной промышленности
от_II_Срок введения уста -
новлен с I марта 1982 г.Срок действия до 31 декабря 1986 г.
I.Общие положения
IЛ.Настоящая инструкция являетоя основным руководящим документом при выполнении гидравлических расчетов для трубопроводов, транспортирующих сырой нефтяной газ*
1.2. Требования инструкций обязательны для всех организаций, независимо от их ведомственной подчиненности, проектирующих трубопроводы, указанные в пункте I.I.
Отступления от настоящей инструкции должны быть обоснованы до начала проектирования, согласованы с Ыиннефтепромом и утверждены совместно о проектом в установленом порядке.
1.3. Инструкция используется для гидравлических расчетов
отационарных режимов транспорта сырого нефтяного газа при высоком объёмном расходном газосодержании (0,9 ^ *= I).
1.4. Во всех приводимых в инструкции расчетных формулах, алгоритмах, графиках, величины, относящиеся к жидкой фазе,помечены индексом (ж), к газовой фазе - индексом (г),к газожидкостной смеси в целом - индексом (см).
Дн-решение ур-
к2^£$£
(см.рис.З)
21--
нормирование паратое тра Т, следующего шага итерации
Лс-решение ур-.
Ссм. рис .з) —16—^
Л Д и Л/Л с/№]
2
1.5. Все гидравлические расчеты выполняются в мзядуна -родной системе единиц (СИ).
1.6. Расход жидкой фазы через любое сечение трубопровода находится как суша расходов, определяемых уносом нефти из сепаратора разгазирования, конденсацией воды и углеводородных фракций.
Величина капельного уноса нефти определяется по характеристикам сепараторов разгазирования. Расход нефти Gh,kt/c равен произведению величины капельного уноса на величину объёмного расхода газа.
Расход воды в жидкой фазе определяется как разность расходов водяных паров, переносимых насыщенным газом, на входе в трубопровод л в расчетном сечении трубопровода.
Расход конденсата, выпадающего из газа, рассчитывается в зависимости от температуры и давления по известным термодинамическим соотношениям.
1.7. B овязи со значительным объёмом расчетов по настоящей инструкции и их сложности рекомендуется вычисления выполнять на ЭШ.
1.8. Расчёт расходных характеристик выполняется последовательно по следующим этапам:
- формирование банка исходных данных (раздел 2);
- построение эквивалентной трассы (раздел 3);
- последовательное выполнение вычислений для расчетных участков при фиксированном расходе смеси (раздел 4);
- повторение расчетов для заданного набора расходов;
- построение расходной характеристики.
2.Походные данные
Для выполнения расчетов необходимо иметь:
3
|
Q, |
млн• ц^год |
|
fr°’ |
кг/ М3} |
|
Я, |
По; |
|
т, |
К; |
|
Р', |
Па; |
|
Я, |
м; |
|
t, |
м; |
|
|
вт/м2К; |
|
ТгР, |
к; |
|
|
м; |
|
/" |
кг/м3; |
|
|
2, м /с; |
объёмный расход газа на входе в трубо -
провод (при нормальных условиях) плотность газа, подаваемого в трубопровод, при нормальных условиях состав газа на входе в трубопровод в мольных или массовых долях; давление на входе в трубопровод температура газа на входе в трубопровод минимально допустимое давление на выходе из трубопровода внутренний диаметр трубы толщина стенок трубы коэффициент теплопередачи от газа к грунту
температура грунта на уровне залегания трубы
эквивалентная шероховатость труб (принимается по [i] )
плотность нефти, уносимой из сепараторов разгазирования
коэффициент кинематической вязкости нефти
профиль трассы трубопровода (отметки оси трубы на пикетах и характерных точках).
Примечания:
- некоторые параметры (^, Tff ,2>, t ,А ) могут изменять ся адоль трассы трубопровода;
- расчетная пропускная способность трубопровода О- » необходимая для обеспечения заданной годовой производитель-
4
ностя, определяется по формуле:
£-£--%fer,' ’ “
где Q - производительность трубопровода, млн. м3/г°д;
ЕйS0175-коэффициент неравномерности транспорта газа.
3.Построение эквивалентной трассы
3.1.Эквивалентная трасса состоит из последовательно расположенных расчетных участков. В пределах каждого участка должны быть постоянными диаметр и толщина стенок трубы, массовый расход и состав перекачиваемой смеси, температура и. теплофизические свойства грунта.
3.2.Расчетный участок может быть восходящим или нисходящим и состоять из элементарных участков о различными наклонами. Угол наклона элементарного участка определяется из условия:
А1ПсС^Ни_-Нк t (2)
где Ни, Нк - соответственно отметки начала и конца элементарного участка,считая по направлению движения смеси, м;
L - длина элементарного участка, м \
Для восходящих элементарных участков oL>0 , для нисходящих oL < О * С целью учета микрорельефа трассы и для получения некоторого запаса в расчете при О £ сС -^0,005 рад полагается oi = 0,005 рад.
В расчетный восходящий участок включаются сопряженные восходящие элементарные участки реальной трассы. В расчетный нисходящий участок включаются сопряженные нисходящие злемен-
5
тарные участки при условии, что их угол наклона не отличается от угла наклона первого (по ходу движения) элементарного участка более, чем на 10 %• Цри всех случаях расчетный участок должен удовлетворять требованиям пункта 3.1.
3*3.В пределах расчетного участка давление внутри трубопровода не должно изменяться более, чем на 5
3.4«Если трасса трубопровода ещё не определена, эквивалентная трасса принимается по аналогам для данного географического района. Восходящие и нисходящие участки в такой трассе должны чередоваться.
4.Последовательность выполнения вычислений
4.1.Вычисления выполняются последовательно по расчетным участкам в направлении движения смеси. Порядок выполнения вычислений для каждого расчетного участка показан в виде блок-схемы на рис.1.
4.2.Начальное приближение среднего давления PcpLo для
9 «
L -го участка ( L > I) принимается равным:
PcpLo =PhL ,Па* ^
|
ном участке, Па/м; |
|
|
£i -длина L-го расчетного участка, м |
где PhL -начальное давление на £-ом расчетном участке,Па; -продольный градиент давления на (6 -1)-ом расчет-
Для первого расчетного участка в качестве начального приближения среднего давления принимается давление на входе в тру-
бопровод Рн •
|
1 —
Исходны
пые (ра |
е дан-.здел 2) |
|
|
|
|
Построение Эквивал. трасс/
(раздел 3) |
|
о |
|
|
Jb ~.с
N. ••
4 а |
|
А |
|
|
Расчет РфоТерк (пункт*!. 2-4.3/ |
|
R |
|
|
Расчет £г и физ.Св-з
(пункт4.4-4.6] |
|
ГГ® |
Рис.I.Порядок расчета перепада давления в трубопроводе
Uni - целая часть числа; число расчетных участков)
4.3.Начальное приближение средней температуры смеси на расчетном участке определяется по форглулз (24) из [l] » в которой полагается:
A Pio - 2 ( PhL ~ PcpioJ f (4)
Для первого участка в качестве начального приближения средней температуры смеси принимается температура газа на входе в трубопровод,
. 4.4.В зависимости от исходного состава газа и вычисленных в пунктах 4.2 и 4.3 средних значений давления и температура на расчетном участке определяются:
- расход конденсата о„ , кг/с ;
- расход газа Or, кг/с ;
- расход воды в жидкой фазе Ов, кг/с ;
- суммарный расход жидкой фазы :
Сг-ж - && + G* к + в~я , кг/с ;
- суммарный расход газожидкостной. смеси:
&СМ = Сгг + G~ ж , кг/с.
4.5.До методике Института газа АН УССР [2] вычисляются следующие параметры:
- плотность конденсата и газа /г , кг/ и ;
- коэффициент кинематической вязкости газа - 9г и жидкой углеводородной фракции
ж »
м2/о;
- коэффициент поверхностного натяжения на границе жидкой и газовой фаз 6% Н/м ;
- относительная плотность: л _ fЖ _ 1 (г*
f~7r
/- Glc/f* + &H/fH + &s/f3
4.6.Расходное объёмное содержание жидкости на расчетном
участке:-
£ ™ - ; (8)
