Гидравлический расчет горячих нефтепроводов- методические указания

Работа добавлена на сайт samzan.net:

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

2011

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 20оС, кг/м3;

µ20 - вязкость нефти при 20 оС, сСт

µ50 - вязкость нефти при 50 оС, сСт

Ср – нефти, Вт/кгСо

- теплопроводность изоляционного материала, Вт/мСо

Рр – рабочее давление, кг/см2

Тн – начальная температура нефти, Со

tос – температура окружающей среды, Со

tз – температура не текучести нефти, Со

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/м2 оС (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/Re0,25

4.3 Определяем линейные потери

м. в. ст.

4.3 Находим полные потери второго участка

где:

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

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

Рк = dZ*рк*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.

5 Уточнение реологических свойств нефти на определенном участки нефтепровода

5.1 Находим среднюю температуру:

5.2 Уточняем среднюю плотность расчетного трубопровода

5.3 Уточняем среднюю вязкость

, сСт

где А – коэффициент крутизны вискозограммы определенный в

разделе 3.

6. Гидравлический расчет определенного участка трубопровода

6.1 Уточняем фактическую скорость расчетного участка

6.2 Определяем число Рейнольдса

6.3 В зависимости от режима течения определяем коэффициент сопротивления гидравлического трения

- турбулентный режим

- ламинарный режим

6.4 Определяем линейные потери трубопровода

, м. в. ст.

6.5 Определяем полные потери трубопровода,

Где разность геометрических отметок конца и начала расчетного трубопровода

Pк = Рпт при наличии перевальной точки

Рк = dh*p20*10-3 при отсутствии перевальной точки

Где dh – разность геометрических отметок трубопровода и верхнего уровня нефти в резервуаре

9. Выбор насосного оборудования

7.1 Его выбирают по следующим условиям

1) , где - паспортная производительность насоса, м3/ч

2) где - паспортный напор насоса, м

По этим параметрам выбирается нефтяной насос согласно приложениям

8. Определение пропускной способности трубопровода

8.1 Из выражения полных потерь расчетного трубопровода определяем линейные потери, где Рр – рабочее давление трубопровода, м.в.ст.

8.2 Определяем максимальную скорость, м/с

8.3 По площади сечения трубопровода и скорости определяем , м3/ч

3600

Где площадь сечения трубы

9 Определение минимальной пропускной способности трубопровода

9.1 Из выражения определения конечной температуры выражаем

Где Тк определяется как температура не текучести плюс (5-10 оС )

, м3/ч

10. Выбор печей подогрева

Производится по следующим условиям (по теплопроизводительности и рабочему давлению)

Где разность температур выходящей и входящей нефти в печи

Vp часовой расход трубопровода

Где Ртр рабочее давление трубопровода

По этим условиям выбираем печь по приложениям

ПРИЛОЖЕНИЯ

Технические характеристики секционных агрегатов типа НМ (НПВ)

Обозначение типоразмера НМ 125-550 НМ 180-500 НМ 250-475 НМ 360-460 НМ 500-300 НМ 710-280

Подача, Q, м3/с (м3/ч) 0,035 (125) 0,050 (180) 0,069 (250) 0,100 (360) 0,139 (500) 0,197 (710)

Напор, м 550 500 475 460 300 280

Предельное давление МПа

(кгс/см2) 9,81 (100)

Допускаемый кавитационный

запас Δ h Д , м, не более 4,0 4,0 4,0 4,5 4,5 6,0

Обозначение типоразмера НМ 1250-260 НМ 2500-230 НМ 3600-230 НМ 7000-210 НМ 10000-210

Подача, Q, м3/с (м3/ч) 0,347 (1250) 0,694 (2500) 1,000 (3600) 1,944 (7000) 2,778 (10000)

Напор, м 260 230 230 210 210

Предельное давление МПа

(кгс/см2) 7,35 (75)

Допускаемый кавитационный

запас Δ h Д , м, не более 18 32 35 52 65

Обозначение типоразмера НПВ 150-60 НПВ 300-60 НПВ 600-60 НПВ 1250-60 НПВ 2500-80

Подача, Q, м3/с (м3/ч) 0,042 (150) 0,083 (300) 0,167 (600) 0,347 (1250) 0,694 (2500)

Напор, м 60 60 60 60 80

Предельное давление МПа

(кгс/см2) 1,57 (16)

Допускаемый кавитационный

запас Δ h Д , м, не более 3,0 4,0 4,0 2,2 3,2

Обозначение типоразмера НПВ 3600-90 НПВ 5000-120 НМ 200-800 НМ 500-800 НМ 1250-400

Подача, Q, м3/с (м3/ч) 1,000 (3600) 1,389 (5000) 0,056 (200) 0,139 (500) 0,347 (1250)

Напор, м 90 120 800 800 400

Предельное давление МПа

(кгс/см2) : 1,57 (16) : 9,81 (100) :

Допускаемый кавитационный

запас Δ h Д , м, не более 4,8 5,0 4,0 4,5 60

Технические характеристики нефтяных консольных насосов типа НК

Тип насоса

Д раб. колеса

Подача, м3/ч

Напор, м

Мощность, кВт

Частота вращения об/мин

Масса

насоса

агрегата

4НК-5х1

5НК-5х1

5НК-9х1

6НК-6х1

6НК-9х1

220

208

192

180

275

250

225

210

200

190

180

170

305

280

250

240

235

225

215

205

195

120

105

108

125

103

18,5

2950

226

245

239

264

247

590

560

510

880

810

690

610

600

580

530

920

850

800

670

600

Сортамент горячекатанных безшовных труб разного назначения из углеродистых сталей:

Наружный диаметр, мм

Толщина стенки, мм

114

133

159

168

180

219

245

273

325

351

377

426

450

520

620

710

820

1020

1220

1420

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 14. 16. 18.

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 14. 16. 18. 20. 22.

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 14. 16. 18. 20. 22. 25. 28.

4. 5. 6. 8. 10. 12. 14. 16. 18. 20. 22. 25. 28. 30. 32.

5. 6. 8. 10. 12. 14. 16. 18. 20. 22. 25. 28. 30. 32. 36.

6. 8. 10. 12. 14. 16. 18. 20. 22. 25. 28. 30. 32. 36.

8. 10. 12. 14. 16. 18. 20. 22. 25. 28. 30. 32. 36.

8. 10. 12. 14. 16. 18. 20. 22. 25. 28. 30. 32. 36. и т.д.

9. 10. 11. 12. 14.

До 17.3 мм – по расчету.

Показатели	Тип печи
	ПП-0,4	ПП-0,63 ПП-1,6
Тепловая производительность топочного при погружении в воду, МДж/час	1675	2638	6699
Пропускная способность по нефти при нагреве на 25 0С и обводненности сырья 30%, т/сут	750	1150	2350
Максимальное рабочее давление жидкости в змеевике, МПа	до 5	до 5	до 6,4
Гидростатическое давление в межтрубном пространстве, МПа	0,018	0,018	0,016
Рабочее давление газа, МПа: - номинальное - максимальное	0,07	0,07	0,07
0,15	0,15	0,18
Расход топливного газа при теплоте сгорания 50,24 МДж/м3, м3/ч	45	75	180
Вместимость емкости, м3	11	11	85
Объем пресной воды, заливаемой в аппарат, м3	12,9	12,9	85,4
Число горелок	1	1	2
Температура уходящих дымовых газов, 0С	550	550	550
КПД топки, %	70	70	70
Габаритные размеры печи, мм: - длина - ширина - высота	9300	9300	18460
2420	2630	4932
8486	8710	7908
Масса печи, кг	12450	12950	44600

Таблица 2

Технические характеристики трубных подогревателей

Показатели	Подогреватели
ПТ-25/100	ПТ-16/150	ПТ-6,4/200	ПТ-16/100Мж
Тепловая производительность, МДж/ч	465	1860	3500	465
Пропускная способность при нагреве до 40 0с, тыс.м3/сут: - нефти - воды - газа	0,57	2,30	4,3	0,48
0,24	0,96	1,8	0,2
490	2000	3600	410
Давление подогреваемой среды, МПа, не более	2,5	1,6	6,4	1,6
Условный проход подсоедини-тельных труб, мм	100	150	200	100
Максимальная температура подогреваемой среды, 0С	70	70	70	70
Топливо	нефтяной и природный газ	нефть, дизто-пливо
Расход топлива, м3/ч, не более	100	300	600	100
Допустимое давление топлива, МПа	0,3-2,5	0,3-1,6	0,3-6,4	0,2-0,5
Габаритные размеры, мм: - длина - ширина - высота	4500	8600	12000	8300
2300	3000	3800	3800
2600	3800	3600	10600
Масса блока, кг	4100	12000	18500	10000

Печь трубчатая блочная ПТБ-5-40А

Назначение

Печь прямого нагрева предназначена для нагрева нефти и нефтяных эмульсий при их промысловой подготовке и транспортировке.

В сравнении с ПТБ10А данная печь обладает пониженной мощностью, что позволяет ее использовать с большим экономическим эффектом на небольших месторождениях.

Технические характеристики

Номинальная тепловая мощность, МВт (Гкал/ч)	7,3 (6,3)
Нагреваемая среда	нефтяная эмульсия, нефть
Номинальная производительность по продукту, кг/с (т/ч)	69,5 (250)
Температура продукта на входе/ выходе, °С	не менее +5 / не более +90
Рабочее давление, МПа (кгс/см2)	4,0 (40)
Топливо	природный или попутный нефтяной газ, осушенный и очищенный, с содержанием сероводорода не более 0,002% мас.
Расход топлива, Нм3/ч (Qнр = 35 МДж/м³)	800
КПД, %	80
Габаритные размеры (д × ш × в), м	10,5 × 3,52 × 8,3
Масса, т	29,8

Таблица 2

Технические характеристики трубных подогревателей

Показатели	Подогреватели
ПТ-25/100	ПТ-16/150	ПТ-6,4/200	ПТ-16/100Мж
Тепловая производительность, МДж/ч	465	1860	3500	465
Пропускная способность при нагреве до 40 0с, тыс.м3/сут: - нефти - воды - газа	0,57	2,30	4,3	0,48
0,24	0,96	1,8	0,2
490	2000	3600	410
Давление подогреваемой среды, МПа, не более	2,5	1,6	6,4	1,6
Условный проход подсоедини-тельных труб, мм	100	150	200	100
Максимальная температура подогреваемой среды, 0С	70	70	70	70
Топливо	нефтяной и природный газ	нефть, дизто-пливо
Расход топлива, м3/ч, не более	100	300	600	100
Допустимое давление топлива, МПа	0,3-2,5	0,3-1,6	0,3-6,4	0,2-0,5
Габаритные размеры, мм: - длина - ширина - высота	4500	8600	12000	8300
2300	3000	3800	3800
2600	3800	3600	10600
Масса блока, кг	4100	12000	18500	10000

Автоматизированная блочная газовая печь с водяным теплоносителем (путевой подогреватель ПП-1,6)

Назначение:

Автоматизированная блочная газовая печь с водяным теплоносителем (подогреватель путевой ПП-1,6) предназначена для подогрева обезвоженных нефтяных эмульсий, вязких нефтей при

1. А Повернется на угол ’-2 по часовой стрелки B Повернется на угол ’-2 против часовой стрелки C Повернется на
2. Во время беременности все органы функционируют нормально но с повышенной нагрузкой
3. Транспортно-заготовительная логистика
4. Наркотики и жизнь
5. Тема 13 ВИКТИМОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ТОРГОВЛИ ЛЮДЬМИ Лекция ~ 2 час
6. Оверлук и связанные с ним люди существуют исключительно в воображении автора
7. Синтез мікропрограмних автоматів
8. Зириаб.html
9. тема российского уголовного права
10. ЮРИДИЧЕСКАЯ ГУМАНИТАРНАЯ АКАДЕМИЯ Академия ВЭГУ ИНСТИТУТ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАЗОВАНИЯ
11. экзамен в сфере профессионального образования Специальность- 080105
12. Вступ до спеціальності для студентів спеціальності 5
13. Исследование и совершенствование хозяйственной деятельности ООО
14. ТЕМА 1. ПОНЯТИЕ О ВОСПРОИЗВОДСТВЕ
15. Реферат- Применение визуальной психодиагностики личности
16. Пак Чон Хи
17. ПРОБЛЕМЫ ГНОСЕОЛОГИИ и эпистемологии.html
18. Наскальное искусство
19. Совершенствование организационной структуры типографии Суворовский натиск
20. Реферат- Правовой статус Счётной Палаты Российской Федерации

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе