Определение числа НПС и их расстановка по трассе

Необходимое для обеспечения заданной пропускной способности нефтепровода число НПС определяется из уравнения балансов между полными потерями напора в трубопроводе и напором развиваемым насосами НПС. Для эксплуатационного участка оно может быть записано следующим образом

, (4.18)

где h_н – начальный напор в участке (напор развиваемый подпорными насосами); n₀ – теоретическое число НПС; H_ст= kH_n-h_ст – напор развиваемый НПС; k – количество рабочих магистральных насосов на, НПС; H_n – напор развиваемый одним насосом; h_ст =15¸20м – внутристанционные потери напора; h_к =20¸40м – остаточный напор в конце участка.

Из (4.18) теоретическое число НПС будет равно

. (4.19)

При округлении в большую сторону суммарный напор всех НПС будет превышать необходимый для обеспечения заданной пропускной способности

Если повышение пропускной способности не желательно, напор развиваемый всеми НПС необходимо снизить на величину

. (4.23)

Это возможно выполнить заменой рабочих колес на части насосов или обточкой рабочих колес. Во избежание снижения к.п.д. насосов обточка не должна превышать 10%.

Если суммарный напор НПС не снизить, то величина DH будет потеряна не дросселирование.

При округлении в меньшую сторону (n < n₀) пропускная способность нефтепровода снизится. Для повышения ее до заданного уровня используют прокладку лупинга для снижения потерь напора в трубопроводе на величину

где i – гидравлический уклон нефтепровода, представляющий собой потерю напора на трение на единице длины нефтепровода

; (4.25)

i_л – гидравлический уклон лупингованного участка

Принятые НПС надо расставить по трассе МН таким образом, чтобы давление за НПС не превышало допустимого по прочности трубопровода или насоса, а на входе в НПС не было меньше допустимого гарантирующего бескавитационный режим работы насосов.

, (4.28)

 

 

Вопрос 5

расчёты сложных трубопроводов

Ранее изложенная методика гидравлического расчета предполагает, что диаметр нефтепровода по длине не меняется. Такой трубопровод принято называть простым.

В действительности при постоянной величине внешнего диаметра труб нефтепровода внутренний диаметр меняется с изменением толщины стенок труб. Кроме того, на отдельных участках прокладываются параллельные трубопроводы (лупинги и резервные нитки). Такой трубопровод принято называть сложным.

 

Различают четыре категории сложных трубопроводов.

I. Коллектор постоянного диаметра с распределенным по длине отбором продукции (раздаточный коллектор в резервуарах, отстойниках, сепараторах).

II. Сборный коллектор переменного диаметра с распределенным по длине поступлением продукции (система сбора скважинной продукции).

III. Коллектор с параллельным участком трубопровода (байпас на водоводах).

IV. Замкнутый коллектор (кольцевой водовод).

 

Алгоритм решения задачи на определение перепада давления:

1. Находятся скорости движения жидкости по участкам.

2. Для каждого участка трубопровода определяется режим движения жидкости по значению параметра Rе и ε;.

3. Рассчитывается коэффициент гидравлического сопротивления λ;, если расчет ведется по формуле Дарси-Вейсбаха, или выбираются по табл. 4.1 значения коэффициентов β; и m, если расчет ведется по формуле Лейбензона.

4. Рассчитываются потери давления на каждом участке.

5. общие потери напора определяются как сумма потерь напора последовательно соединенных участков. На участках с параллельными нитками потери напора принимаются равными потерям напора в одной из них.

 

Для облегчения расчета используется замена расчета сложного трубопровода расчетом простого трубопровода использованием понятий эквивалентного диаметра и коэффициента расхода.

Эквивалентным диаметром принято называть диаметр простого трубопровода, пропускная способность которого равна пропускной способности реального нефтепровода при прочих равных условиях.

Эквивалентный диаметр определяется последовательным упрощением сложного трубопровода, используя формулы определения эквивалентного диаметра при параллельном и последовательном соединении участков.

При параллельном соединении n участков

, (4.35)

где D_эк – эквивалентный диаметр; D_i – диаметр каждой из ветвей сложного участка.

При последовательном соединении n участков

, (4.36)

где D_i – диаметр каждого из n последовательно соединенных участков; l_i – длина участка одного диаметра; L – суммарная длина последовательно соединенных участков.

Коэффициентом расхода K_р называют отношение пропускной способности нефтепровода данного диаметра Q к пропускной способности эталонного нефтепровода Q₀, при прочих равных условиях.

. (4.37)

Эталонный диаметр D₀ выбирается произвольно исходя из удобства расчетов. Обычно в расчётах принимают D₀ = 1 м.

Коэффициент расхода простого трубопровода диаметром

. (4.38)

Для участка с параллельными нитками

(4.39)