Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Определение гидравлических сопротивлений газожидкостных потоков с учетом реальных свойств жидкости и газа для широкого диапазона газосодержания и различных структур потока

Диссертация: Определение гидравлических сопротивлений газожидкостных потоков с учетом реальных свойств жидкости и газа для широкого диапазона газосодержания и различных структур потока
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В результате преобразования дифференциального уравнения течения реального газа в трубопроводе с дозвуковой скоростью к безразмерной форме показано, что процесс завиоит от двух безразмерных критериев: И и N. Решение этого уравнения на ЭВМ позволило выявить область для которой возможно вести расчет изменения давления по длине трубопровода по формуле изотермического течения, а также определить… Читать ещё >

Определение гидравлических сопротивлений газожидкостных потоков с учетом реальных свойств жидкости и газа для широкого диапазона газосодержания и различных структур потока (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ВВЕДЕНИЕ ц
  • ГЛАВА I. Обзор и анализ ооновных работ, посвященных расчету сопротивления при движении двухфазных потоков в трубах .II
  • ГЛАВА 2. Образование водяных застойных зон в трубопроводах с положительным наклоном при течении водонефтяных смесей
    • 2. 1. Распределение скоростей в водяной застойной зоне
    • 2. 2. Вывод предельных соотношений для определения степени заполнения водяной заотойной зоны и определение влияния степени её заполнения на величину гидравлических сопротивлений
  • ГЛАВА 3. Турбулентное течение газожидкоотных смесей в горизонтальных трубах
    • 3. 1. Кинематика смешанной структуры газированного потока
    • 3. 2. Динамика смешанной структуры газированного потока
    • 3. 3. Некоторые упрощения расчета потерь давления при движении двухфазного потока в горизонтальном трубопроводе
  • ГЛАВА 4. Установившееся течение газожидкостного потока с большим расходным газосодержанием в горизонтальном трубопроводе
    • 4. 1. Качественное исследование дифференци
  • — 3 «Стр. ального уравнения, связывающего давление и температуру, и определение области, для которой допустимо использование формул изотермического течения
    • 4. 2. Точный метод расчета изменения давления и температуры по длине трубопровода
    • 4. 3. Определение теплоотдачи при течении двухфазной системы в горизонтальном тру бопроводе

Одной из основных задач одиннадцатой пятилетки является развитие топливно-энергетического комплекса страны. Соглаоно директивам Ш1 съезда КПСС в 1985 году добыча нефти и газа должны составить соответственно 620−640 млн. т и 600−640 млрд.куб.м. Важное значение в решении указанной проблемы имеют вопросы трубопроводного транспорта нефти, газа и конденоата. Научно-обоснованный выбор оиотемы сбора и транспорта нефти, газа и конденсата предполагает наличие соответствующих расчетных методов, основанных на достижениях современной гидрогазодинамики.

Совместный транспорт флюидов ставит перед исследователями ряд задач, связанных с расчетом потерь напора при движении газожидкостных смесей в трубах. Отметим, что эти задачи изучались многими исследователями, однако решения их далеки до завершения.

Цель работы.

Усовершенствование и разработка методов расчета потерь напора в горизонтальных и наклонных трубопроводах для различных значений расходного газосодержания.

В работе решены следующие задачи:

— предложена новая кинематика пробковой структуры с учетом пено-образования за кормой газовой пробки и в кольцевом зазоре между пробкой и стенкой трубы;

— выводится новая формула для определения коэффициента, связывающего расходное газосодержания с истинным (учитывается лобовое и кормовое сопротивление газового пузыря) при пробковом течении о пенообразованием за кормой пузыря;

— выводятся условия, при которых не происходит выноса водяных скоплений в трубопроводах с положительным наклоном;

— устанавливаются условия, при которых возможно определение потерь давления по формулам изотермического течения для газово-вого потока;

— построена серия графических зависимостей между «безразмерным» давлением и «безразмерной» температурой для газового потока, охватывающая весь диапазон условий;

— выводится формула для определения теплоотдачи при течении двухфазной системы с большим расходным газосодержанием в горизонтальном трубопроводе;

— приводится упрощение расчета потерь напора для, длинных трубопроводов путем соответствующей перестройки экспериментальных графических зависимостей приведенного коэффициента гидравлического сопротивления в функции расходного газосодержания и числа Фруда смеои.

Методы решения поставленных задач.

При выводе кинематики и динамики пробкового потока использовался метод, основанный на структурной классификации. Решение задачи об изменении температуры и давления газового потока в горизонтальном трубопроводе проводилось с использованием ЭВМ и метода теории подобия.

Достоверность полученных результатов вытекала из того, что использовались точные уравнения движения, учитывающие реальные свойства газа, а ЭВМ давало точные результатыпри определении теплоотдачи использовались фактические данные.

Научная новизна.

— проведено качественное исследование дифференциального уравнения, описывающего изменение температуры и давления газового потока;

— указаны области, для которых возможно вести расчет потерь напора по формулам изотермического течения- 1.

— предложен новый метод определения изменения давления и температуры по длине трубопровода для общего случая, полученный с использованием ЭВМ.

Практическая ценность работы.

Исследования по теме диссертации выполнялись в соответствии с планом научно-исследовательского и проектного института Гос. НИШ «Гипроморнефтегаз». Методы, предложенные в работе, можно использовать при проектировании и расчете морских и наземных трубопроводных оистем. Предложенные методы использовалиоь при составлении «Уточненного проекта разработки месторождения Сангачалы-море-Ду-ванный-море-о.Булла», «Авторского надзора за внедрением проектов разработки и анализа разработки нефтяных месторождений Каспийского моря» (заказ-наряд te 185). Методика по определению теплоотдачи при течении двухфазной системы в трубопроводе использовалась при составлении «Методичеокого руководства по обоснованию и выбору моделей при гидравлических и тепловых расчетах трубопроводов» (РД 39−30−857−83), утвержденного Миннефтепромом СССР в 1983 году.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались:

1. На X творческом семинаре молодых специалистов и молодых ученых, г. Ургенч, 1978 г;

2. На конференции молодых специалистов НИПИ «Гипроморнефтегаз» посвященной вопросам обустройства морских нефтяных и газовых месторождений. г. Баку, 1979 г;

3. На I научно-техничеокой конференции молодых специалистов ВПО «Каспморнефтегазпром» по вопросам освоения морских нефтегазовых месторождений. г. Баку, 1979 г;

В НГДУ им. А. П. Серебровокого. Выездная научно-техническая кон-' ференция. Март, 1982 г.

Структура работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, насчитывающего 72 наименования и приложения, содержит 120 страниц машинописного текста, I таблицу, 23 рисунка.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Предложена новая кинематика для пробкового течения с пенооб-разованием за кормой пузыря и в зазоре между пузырем и стенкой трубы, основанная на структурном принципе и содержащая следующие параметры: ^ - расходное газосодержание-? -среднее объёмное газосодержание- - объёмное газосодержание на участке газового пузыряЧ^ - объёмное газосодержание на участке жидкого столбика за кормой газового пузыря.

2. На основании структурной кинематики предложена формула, определяющая коэффициент, связывающий расходное газосодержание с истиннымпри этом учитывается эффект лобового и кормового сопротивлений.

3. Выведена формула для определения расхода нефти в трубопроводе с положительным наклоном, содержащем в пониженной своей части воду. Формула дает ответ на вопрос о том, при каком значении расхода нефти область воды является застойной, то есть расход воды в застойной области равен нулю.

4. В результате преобразования дифференциального уравнения течения реального газа в трубопроводе с дозвуковой скоростью к безразмерной форме показано, что процесс завиоит от двух безразмерных критериев: И и N. Решение этого уравнения на ЭВМ позволило выявить область для которой возможно вести расчет изменения давления по длине трубопровода по формуле изотермического течения, а также определить изменение давления и температуры по длине трубопровода для неизотермического течения.

5. Анализ опытных данных по течению газожидкостной смеси с большим расходным газосодержанием по горизонтальному трубопроводу позволил выявить критериальную зависимость, которая в конечном счете дала возможность получить простую зависимость Критерия Нуссельта от числа Рейнольдса для диапазона значений Иа= 2 «80- Пег = б • Ю4 -г б • Юб. 6. Предложена существенно более простая процедура определения потерь давления в длинных трубопроводах, базирующаяся на экспериментальных кривых зависимости приведенного коэффициента гидравлического сопротивления в функции расходного газосодержания и числа Фруда смеси.

Показать весь текст

Список литературы

  1. АДОНИН А. Н. Процессы глубиннонасосной нефтедобычи. М., Недра, 1964. — 263с.
  2. АЛЕСКЕРОВ A.C. Об одном приближённом методе эргазлифта. Нефть и газ, 1972, № 10, с.64−68.
  3. АЛЕСКЕРОВ A.C., ПЕТРУ НЕВСКИЙ Е. И. Расчет установившегося движения газожидкостных потоков в подъёмных трубах. Нефтяное хозяйство, 1976, № 9, с.46−50.
  4. АРМАНД A.A., НЕВСТРУЕВА Е. И. Исследование механизма движения двухфазной смеси в вертикальной трубе. в кн.: Изв. ВТИ, М., 1950, № 2, с.1−8.
  5. АРМАНД A.A. Сопротивление при движении двухфазной системы по горизонтальным трубам. в кн.: Изв. ВТИ, М., 1946, te I, с. 16−23.
  6. АРХАНГЕЛЬСКИЙ В. А. Движение газированных нефтей в системе скважина-пласт. М., АН СССР, 1958, — 92с.
  7. БАЩАСАРОВ В. Г. Связь работы пласта о работой подъёмника в фонтанной скважине. Нефть и газ, 1958, № 4, с.55−60.
  8. БАГДАСАРОВ В. Г. Теория, расчет и практика эргазлифтов. -М., Гостоптехиздат, 1947. 371с.
  9. БИРКГОФ Г., САРАНТОНЕЛЛО Э. Струи, следы и каверны. М., Мир, 1964. — 466с.
  10. БУРДУКОВ А.П., КАШИНСКИЙ О.Н., МАЛКОВ В.А., ОДНОРАЛ В. П. Диагностика основных турбулентных характеристик потока. Журнал прикладной механики и технической физики, 1979, № 4, с.65−73.
  11. ВАСИЛЬЕВ Ю.Н., МАКСУТОВ P.A., БАШКИРОВ А. И. Экспериментальное изучение структуры нефтегазового потока в фонтанной скважине. Нефтяное хозяйство, 1961, № 4, с.41−44.
  12. ВЕРСЛУИС Д. Математическая теория фонтанирования нефтяныхскважин. Нефтяное хозяйство, 1931, № 6, с.467−473.
  13. ВИРНОВСКИЙ A.C., ШНМГАЗЙМОВ М. Г. Движение тел в фонтанной струе. в кн.: сб. научных тр. ВНИИ, М., 1971, ЬУП, с.165−177.
  14. ВИРНОВСКИЙ A.C. Исследование работы газожидкостного подъёмника. Фонды АзНИПИнефти, отчет АзНИИ ДН, 1936, № 8, — с. 36.
  15. ГАЗЯН Г. С. Из опыта работы лабораторной промышленной установки по исследованию воздушного подъёмника. Нефтяное хозяйство, 1949, Ш 7, с.24−30.
  16. ГАЛЛЯМОВ А. К. Исследования по повышению эффективности эксплуатации нефтегазопроводов. Автореф. Дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфимский нефтяной институт, 1973. — 39с.
  17. ГУЖОВ А. И. Совместный сбор и транопорт нефти и газа. М., Недра, 1973. — 280с.
  18. ГУРБАНОВ P.C., ДАДАШ-ЗАДЕ М. А. Об одном методе подхода к решению задачи о двухфазной смеси в вертикальных трубах. Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1979, № I, с.32−37.
  19. ГУСЕЙНОВ Ч. С. Влияние конденсата на производительность газопровода. в кн.: Труды ШНХ и ГП им. Губкина. Трубопроводный транспорт нефти и газа, М., Гостоптехиздат, 1963, вып.45, с.93−97.
  20. ДЬЯЧУК А.И., РЕПИН И. Н. Влияние структуры газожидкостного потока на процесс лифтирования. Нефть и газ, 1965, fe 10, с.45−50.
  21. ДЬЯЧУК А.И., РЕПИН И.Н. О влиянии ПАВ на относительную скорость движения газа в жидкости в процессе лифтирования. в кн.: Тр. Третьего Всесоюзного совещания по применению поверхноотно-актив-ных веществ в нефтяной промышленности, М., 1966, с.58−63.
  22. КОЗЛОВ Б. К. Относительные скорости при движении газожидкостных смесей в трубах. в кн.: ДАН СССР, М., 1954, тЛСУП, № 6,с.987−990.
  23. КОЗЛОВ Б. К. Формы течения газокидкостных смесей и границы их устойчивости в вертикальных трубах. в кн.: Журнал технической физики, М., 1954, Т. ХОТ, вып.12, с.2285−2288.
  24. К0НТ0Р0ВЙЧ З. Л. Опыты ввода в эксплуатацию магистрального нефтепродуктопровода. Новости нефтяной и газовой техники, сер. Транопорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1962, № 5, с.7−11.
  25. КОРОТАЕВ Ю. П. Влияние жидкости на движение газа по вертикальным трубам. в кн.: Труды ВНИИ Газа, М., 1958, вып.2/10,с.48−68.
  26. КОСТЕРИН С. И. Исследование влияния диаметра и расположения трубы на гидравлические сопротивления и структуры течения газожидкостной смеси. Изв. АН СССР, ОТН, 1949, с.824−831.
  27. КУЛИЕВ Р.П., ПИРВЕРДЯН H.A. Теплообмен при движении газожидкостных смесей в подводных трубопроводах. в кн.: Тематический сб. научных трудов. Обуотройство морских нефтяных и газовых месторождений, АзНИПИнефть, Баку, 1977, вып. Х1У, с.57−62.
  28. КУЛИЕВ Р.П., АЛЛАХВЕРДИЕВ М.И., САРКИСОВ Э.И., ТЕЙМУ-РОВ Т. Н. Особенности теплообмена при течении газожидкостных смесей в подводных трубопроводах. Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1976, te 9, с.51−55.
  29. КУТАТЕЛАДЗЕ С. С. Движение парожидкостной смеси в трубах и обобщенные координаты для его анализа. Советское котлотурби-ностроение, 1946, № 2, с.19−25.
  30. ЛОЙЦЯНСКИЙ Л. Г. Механика жидкости и газа. М., Наука, 1973, — 847с.
  31. ЛУЗИН И. Н. Интегральное исчисление. М., Советская наука, 1953. — 399с.
  32. ЛУТОШКИН Г. С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды к транспорту. М., Недра, 1972. — 324с.
  33. МАЗЕПА Б. А. Парафинизация нефтесборных систем и промыслового оборудования. М., Недра, 1966. — 183о.
  34. МАМАЕВ В.А., ОДШПАРИЯ Г. Э., КЛАПЧУК О.В., ТОЧИГИН A.A., СЕМЕНОВ Н. И. Движение газожидкостных смесей в трубах. М., Недра, 1978. — 270с.
  35. МАМАЕВ В.А., ОДИШАРИЯ Г. Э., СЕМЕНОВ Н.И., ТОЧИГИН A.A. Гидродинамика газожидкостных смесей в трубах. М., Недра, 1969.- 208с.
  36. МИРЗАД1АНЗАДЕ А. Х. Вопросы гидродинамики вязкопластичных и вязких жидкостей в нефтедобыче. Баку, Азернефтнешр, 1959. -402 с.
  37. МИСИМА К., ИСИ М. Расчет перехода к снарядному типу течения в горизонтальном канале в кн.- Теоретические основы инженерных расчетов. Труды Американского общества инженеров-механиков, 1976, № I, с.156−166.
  38. МИХЕЕВ М.А., МИХЕЕВА И. М. Основы теплопередачи. М., Энергия, 1973. — 319с.
  39. МИХЕЕВ М. А. Теплоотдача при турбулентном движении жидкости в трубах. Изв. АН СССР, ОТН, 1952, № 10, с.1448−1454.
  40. МУРАВЬЁВ И.М., КРЫЛОВ А. П. Эксплуатация нефтяных месторождений. — М., Гостоптехиздат, 1949. — 776с.
  41. МУХТАРОВ К.А., МАМАЕВ В. А. Движение капсулы в трубопроводе. Нефтяное хозяйство, 1971, № I, с.57−59.
  42. ПИРВЕРДЯН A.M. К теории воздушного подъёмника. Нефтяное хозяйство, 1951, № 4, 0.7−13.
  43. ПИРВЕРДЯН A.M. Гидромеханика глубиннонасосной эксплуатации. М., Недра, 1965. — 191с.
  44. ПИРВЕРДЯН A.M. Вопросы гидродинамики техники нефтедобычи. Диссертация на соискание ученгй степени доктора технических наук.- М., 1952. 238с.
  45. ПИРВЕРДЯН H.A. О возможности расчета падения давления вгазопроводе по формуле изотермического течения. Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1979, № I, с.40−42.
  46. ПИРВЕРДЯН H.A. Точный метод расчета изменения температуры и давления по длине газопровода. Известия Академии Наук Азербайджанской ССР, Серия наук о Земле, 1979, № I, с.114−116.
  47. ПИРВЕРДЯН H.A. Упрощенный расчет потери напора при движении двухфазного потока в горизонтальном трубопроводе. Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1979, № II, с.44−45.
  48. ПИРВЕРДЯН H.A. Вывод кинематических соотношений для смешанной структуры газированного потока. Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1981, № 10, с.57−61.
  49. ПИРВЕРДЯН H.A. Формулы для расчета потерь давления в трубопроводе при пробковом режиме. Известия Академии Наук Азербайджанской ССР, Серия наук о Земле, 1983, № I, с.75−78.
  50. РЕПИН H.H., ЕНИКЕЕВ В.Р., ВАЛИ1ИН Ю.Г. О характере распределения давления в за трубном пространстве глубиннонасосных скважин. в кн.: Технология и техника нефтедобычи, Уфа, Башкирское книжное издательство, 1965, с.35−38.
  51. РЕПИН H.H., ЯХИН С.Г. К вопросу изучения движения трехфазных смесей в вертикальных трубах. в кн.: Технология и техника нефтедобычи, Уфа, Башкирское книжное издательство, 1965, с.39−45.
  52. РЕПИН H.H., ДЬЯЧУК А. И. Повышение КПД газлифтных скважин. М., изд-во государственного комитета нефтедобывающей промышленности при Госплане СССР, 1965. — 45с.
  53. СЕМЕНОВ Н. И. Гидравлические сопротивления течений газожидкостных смесей в горизонтальных трубах. в кн.: ДАН СССР, М., 1955, т.104, № 4, с.513−516.
  54. СТЫРИКОВИЧ М.А., СУРНОВ A.B., ВИНОКУР Я. Г. Экспериментальные данные по гидродинамике двухфазного слоя. в кн.: Теплоэнергетика, М., 1961, т.8, № 9, с.56−60.
  55. ТЕЛЕТОВ С. Г. Уравнение гидродинамики двухфазных жидкостей. в кн.: ДАН СССР, М., 1945, т.4, № 50, с.99−101.
  56. ТЕЛЕТОВ С.Г. О коэффициенте сопротивления при движении двухфазной смеси. в кн.: ДАН СССР, М., 1946, т.51, № 8,с.579−582.
  57. ТЕЛЕТОВ С.Г. О разделенном течении газожидкостных смесей при малых скоростях. в кн.: ДАН СССР, М., 1946, т.1, № 3.
  58. ХОДАНОВИЧ И. Е. Аналитические основы проектирования и эксплуатации магистральных газопроводов. М., Гостоптехиздат, 196I. 128с.
  59. ХОДАНОВИЧ И.Е., МАМАЕВ В.А., ОДИШАРИЯ Г. Э. О формуле для расчета пропускной способности магистральных газопроводов. в кн.: Транспорт природного, газа, М., Гостоптехиздат, i960. — 141с.
  60. ХОДАНОВИЧ И.Е. и др. Изменение давления по длине газопровода при неустановившемся движении газа. в кн.: Транспорт природного газа, М., Гостоптехиздат, i960. — 141с.
  61. ХУСЕЙН H.A., СИГЕЛЬ Р. Эжекция жидкости поднимающимися газовыми пузырями. в кн.: Теоретические основы инженерных расчетов. Труды Американского общества инженеров-механиков, 1976,1. Ш I, с.156−166.
  62. ХЬЮИТТ Дж., ХОЛЛ-ТЭЙЛОР Н. Кольцевые двухфазные течения.- М., Энергия, 1974. 407с.
  63. ЧАРНЫЙ И. А. Основы газовой динамики. М., Гостоптехиздат, 196I. — 200с.
  64. ЧАРНЫЙ И. А. Влияние рельефа местности и неподвижных включений жидкости или газа на пропускную способность трубопроводов.- Нефтяное хозяйство, 1965, № 6, с.51−55.
  65. ШИЩЕНКО Р.И., БАКЛАНОВ Б. Д. Гидродинамика эр-газлифтов. Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1935, № 7−8, с.61−67.
  66. ЭПШТЕЙН А.Н., ДЕЛОВ В.Н., СОРОКЕР Г. Н., ЕЕРЕ1АНОВ П.А., ГАЗЙЕВ Г. Н. Эксплуатация нефтяных скважин. Л-М., Государственное научно-техническое изд-во, 1931. — 520с.
  67. ВШШУ s., LEVE RETT U.C. Mechanism of fluid displacement in sands, Taans. ASME? voC. MB, 19№. p.lOfc.
  68. ERROL WIKASINGHE. Estimation paessuae ¿-тор Joa mteioil? ernuPsion, Oie and Gas 3ouariaP7 NovemBeT 3, 1980, p.p.64−6?.
  69. LOCKHART R.W., MARTINELLI R.C. Chem. Eng. Paog. 1949, v. 45. p. 39.
  70. LORENI H. TeclxiscKe Hydaomecfianift, Beafia, 1910,
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!