Гидравлический расчет нефтепровода с целью определения полных потерь напора в нефтепроводе

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НЕФТЕПРОВОДА

Целью данного гидравлического расчета является определение полных потерь напора в нефтепроводе. Полные потери определим по формуле [1, стр.31]:

,                                    (3.1)

где       1,01 – учитываются потери на местные сопротивления (1% от потерь по длине);

             l – коэффициент гидравлического сопротивления;

             υ – скорость потока, м/с;                                                            

             L – длина трубопровода, м;

             D – внутренний диаметр трубы, м;

 ΔΖ – потери напора на преодоление разности геодезических отметок нефтепровода, м;

            Нк – конечный напор, м.

Скорость потока определяется по формуле [1, стр.25]:

                                                  (3.2)

Гидравлический расчет нефтепровода «Приобский ЦПС – НПС Каркатеевы» сводится к расчету нескольких нефтепроводов:

1.  «НПС Каркатеевы – ДНС Северный Салым»;

2.  «ДНС Северный Салым – Приразломный ЦПС»;

3.  «ДНС Северный Салым – Приобский ЦПС».

Исходные данные для расчета нефтепровода при пуске первой очереди Приобского ЦПС приведены в таблице 3.1:

Таблица 3.1

Исходные данные

нефтепровод	Dвн, мм	L, м	Q, м3/ч
ДНС С-Салым – Приобский ЦПС	700	75 000	814*
ДНС С-Салым – Приразломный ЦПС	500	41 000	1151*
НПС Каркатеевы – ДНС С-Салым	700	62 100	814 + 1151 = 2101

* - производительность Приобского ЦПС при пуске первой очереди 6 млн. т/год

* - проектная производительность Приразломного ЦПС 8,4 млн. т/год

Расчет будем вести обратным ходом от НПС Каркатеевы до каждого из ЦПС. Это позволит определить максимальную пропускную способность нефтепроводов с учетом работы 2-х ЦПС: Приобского и Приразломного. Расчет ведем от давления заданного техническими условиями Нефтеюганского Управления Магистральных Нефтепроводов (НУМН), необходимыми на приеме НПС – 20м.

Определим скорость потока для первого участка:

В трубопроводе наблюдается турбулентный режим в зоне гидравлически гладкого трения (зона Блазиуса).

Таким образом m = 0,25 и

Для зоны гладкого трения коэффициент гидравлического сопротивления l определяется по формуле Блазиуса [1, стр.26]:

                               (3.3)

,

Гидравлический уклон найдем по формуле Дарси-Вейсбаха [2, стр. 93]:

                                           (3.4)

Потери напора на преодоление разности геодезических отметок нефтепровода найдем по формуле [1, стр.31]:

,

где       Z₁ и Z₂ – геодезические отметки начала и конца нефтепровода, м

Учитывая, что на приеме НПС Каркатеевы напор должен составлять не менее  20 м рассчитаем полные потери напора Н_полн:

Аналогично выполним расчеты для остальных участков нефтепроводов. Результаты приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Результаты гидравлического расчета

нефтепровод	u, м/с	l	Re	Ннач, м	Нкон=Нполн, м
НПС Каркатеевы– ДНС С-Салым	1,4	0,025	25441	20	242
ДНС С-Салым – Приобский ЦПС	0,5	0,035	6540	242	306
ДНС С-Салым – Приразломный ЦПС	1,55	0,023	36151	242	484

3.1 Выбор способа увеличения производительности

При строительстве второй очереди Приобского ЦПС объем подготовки увеличиться до 12 млн.тонн/год. Результаты гидравлического расчета нефтепровода в данном случае будет следующими (табл.3.3):

Таблица 3.3

Результаты гидравлического расчета

(производительность Приобского ЦПС – 12млн.т/год)

нефтепровод	u, м/с	l	Re	Ннач, м	Нкон=Нполн, м
НПС Каркатеевы– ДНС С-Салым	1,99	0,023	34462	20	432
ДНС С-Салым – Приобский ЦПС	1,17	0,028	15280	432	642
ДНС С-Салым – Приразломный ЦПС	1,55	0,023	36151	432	675

Как известно максимальный напор, который могут создавать насосы  на Приобском ЦПС достигает 400 м (при выборе ЦНС 300-420). В результате вышеприведенных расчетов напор на ЦПС составил 642 м – это говорит о недостаточной пропускной способности нефтепровода НПС Каркатеевы – ДНС С-Салым.

Увеличения пропускной способности трубопровода можно добиться двумя путями:

1.  Строительство НПС на ДНС Северо-Салымского месторождения.

2.  Строительство лупинга на участке НПС Каркатеевы – ДНС С-Салым.

В связи с тем, что пуск второй очереди Приобского ЦПС запланирован уже на начало 2004 года строительство лупинга является наиболее приемлемым вариантом, позволяющем в указанные сроки построить нефтепровод в едином коридоре рядом с существующим.

Для расчета лупинга используем формулу 3.1:

Для простоты расчета разобьем нефтепровод НПС Каркатеевы – ДНС       С-Салым на два участка: 1-ый участок – без лупинга, 2-ой – с лупингом. Тогда формулу для потерь напора можно записать в следующем виде:

        (3.5)

где  L – длина нефтепровода НПС Каркатеевы – ДНС С-Салым, L=62100м;

Значения u, l приведены в таблице 3.3; разностью геодезических отметок DZ₁ и DZ₂ можно пренебречь.

Для простоты расчета выберем диаметр лупинга такой же как и основного нефтепровода – 720 мм, объем перекачки в этом случае составит:

Q_луп = (12 млн. т/г + 8,4 млн. т/г)/2 = 10,2 млн. т/г = 1392 м³/час = 0,39 м³/с

Учитывая, что максимальный напор на ЦПС Приобский – 400 м, найдем потери напора на участке нефтепровода  Приобский ЦПС – ДНС С-Салым (исходные и расчетные данные сведены в таблице 3.4)

Таблица 3.4

Результаты расчета нефтепровода Приобский ЦПС – ДНС С-Салым

Исходные данные			Расчетные данные
Dвн, мм	L, м	Q, м3/ч	u, м/с	l	Re	Ннач, м	Нполн, м
700	75 000	1629	1,17	0,028	15280	400	190

Задаваясь давлением в начале (190м) и в конце нефтепровода (20м) НПС Каркатеевы – ДНС С-Салым методом итераций по формуле 3.5 найдем необходимую длину лупинга:

Вывод:  Таким образом для увеличения пропускной способности нефтепровода НПС Каркатеевы – ДНС Северный-Салым до 21 млн. т/год необходимо построить параллельную нитку нефтепровода  Æ720 мм.