Нафтогазовидобувні підприємства

Арк.

КР.ВНГ -   .000.00.ПЗ

Зм.

Арк.

№ документа

Підпис

Дата

Вступ

 

Нафтогазовидобувні підприємства оснащені необхідним сучасним обладнанням, асортимент якого постійно поповнюється. Йде постійний процес технічного переоснащення галузі, який полягає  в автоматизації технологічних  процесів, впровадженні автоматизованих  систем управління на нафтогазовидобувних  підприємствах тощо.

В нафтовидобувній промисловості  застосовується різноманітне насосне  обладнання, яке призначене для підйому  рідини з свердловини, транспортування  її на поверхні землі. Постійно вдосконалюються  і збільшується номенклатура обладнання для підтримування пластового тиску (насоси водозабору, насосні станції  нагнітання і т.д.), випускаються установки  для теплової дії на привибійну зону і гідравлічного розриву пласта.

Особливу роль при цьому відіграють відцентрові насоси. Відцентрові  насоси широко застосовують в нафтовидобувній  промисловості. Ними оснащені багатодебітні свердловини для підйому з них пластової рідини, системи транспортування по промислу нафти і пластової рідини, установки підготовки нафти, установки для закачування води в нафтоносні пласти. Особливо ефективні насоси лопатеві насоси при переміщенні відносно великих мас рідини.

Відцентрові насоси порівняно з  іншими типами насосів прості конструктивно, компактні та дешеві. Вони зручні для  безпосереднього з’єднання з  валами електродвигунів, швидкохідних турбін. Подача рідини відцентровими  насосами легко регулюється в  широких межах.

Відцентровий насос в різниці  від поршневого не можливо запустити  без попередньої заливки, так  як сила що виникає при обертанні  робочого колеса із-за невеликої щільності  повітря недостатнє для утворення  потрібного розрідження. Корпус насосу складають усі нерухомі деталі його поточної частини і всмоктуючий та напорний патрубки, канали підводу до робочого колеса і відводу від них переводні канали. Уся внутрішня полость корпусу при роботі насосу заповнена рідиною і знаходиться під тиском. Спіральна камера корпусу відцентрового насосу слугує для плавного відводу рідини з робочого колеса у нагнітаючу трубку і для безперервного зменшення швидкості руху рідини з метою підвищення тиску.

Корпус насосу відливається з чавуну, а при великих тисках із сталі.

Робоче колесо з двохстороннім  всмоктуванням уявляє собою, ніби два  колеса з одностороннім всмоктуванням  і складається з двох дисків, перший з виступом насаджується на вал, а  другий у вигляді широкого кільця, між дисками є лопатки відігнуті  назад відносно напрямку обертання  колеса.

Матеріал для робочого колеса вибирають  в залежності від роду перекачувальної  рідини та швидкості насосу. Для  насосів низького тиску колеса виготовляють з чавуну.

Вал з бронзи або сталі  з бронзовою захисною втулкою  виготовляється для роботи з хімічно-активними  рідинами. Колесо кріпиться на валу за допомогою шпонки та установочних гайок. 

1 ОПИС УСТАНОВКИ

 

Рідина по трубопроводу зливається з басейна А в басейн В, звідки насосом подається в  проміжний резервуари С і з  нього знов зливається в басейн А.

На всмоктувальній лінії насосної установки змонтовані: коробка-фільтр 1, коліно 2, засувка 3 і  вакуумметр Р_в.

На напірній лінії  встановлені манометри Р_м1, Р_м2 і Р_м3 швидкісна трубка 5,  засувка 7.

Проміжний резервуар С в дні має циліндричну насадку (d_нас).

Схема циркуляційної  насосної установки зображена на рисунку 1.1.

Задані величини записані в таблиці 1.

Таблиця 1.1 – Вихідні дані для розрахунку

Варіант № 4.

l1, м			dвс, мм			Рм1, кПа
l2, м			d, мм			dнас, мм
l3, м			D, мм			μнac
l4, м			Dе, мм
l5, м			Н3, м
l6, м
l7, м
l8, м
l9, м
l10, м
lс, м			μвен
lекв, м			Рв, кПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1 - Схема циркуляційної установки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 РОЗРАХУНОК НЕОБХІДНОЇ ПОДАЧІ НАСОСА Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.1 – Схема витікання  з резервуару через насадку.

 

Знаходимо площу вихідного перерізу насадки діаметром  , вмонтованої у дно ємності С :

                                                                                                             (2.1)

        

Визначаємо витрату рідини при  витіканні через насадку, а, значить  і подачу насоса:

                                                                                          (2.2)

 

де  - витрата рідини, м³/с;

- коефіцієнт витрати насадки;

- площа поперечного перерізу  насадки, м²;

- установлений рівень води  в резервуарі, м.

 

   

      Відповідь:  Q=0,00501  

3 Визначення перепаду напору у витратомірі Вентурі в                        мм.рт.ст

 

Рисунок 2.1 - Схема розрахунку витратоміра  Вентурі

 

 

 

Перепад  напору  у  витратомірі  Вентурі в мм.рт.ст вимірюєть ртутним дифманометром і розраховується  через параметри витратоміра за формулою: 

                                  ,                                        (3.1)

де  - коефіцієнт витрати витратоміра Вентурі;

- площа поперечного звуженого  перерізу витратоміра Вентурі, м²;

- густина ртуті, кг/м³ ( кг/м³);

- густина рідини, кг/м³.

                                                                                                      (3.2)

де  - діаметр звуженого перерізу, м.

Відповідь: . 

4 ВИЗНАЧЕННЯ ВИСОТИ ВСМОКТУВАННЯ  ВІДЦЕНТРОВОГО НАСОСА 

 

 1 – сітка-фільтр, 2 – поворот(коліно), 3 – засувка, ВЦН – відцентровий насос.

Рисунок 4.1 – Схема всмоктувальної лінії

 

Запишемо рівняння Бернуллі для  перерізів 0-0 і 1-1:

                                   (4.1)

де: для перерізу 0-0 - =   S₀>>S_вс то V₀=0

      для перерізу 1-1 -    V₁= ,

- втрати напору при русі рідини від перерізу 0-0 до перерізу 1-1, які складаються з втрат напору на тертя h_тер і втрат напору на місцевих опорах h_м.о .

 

Обчислимо V₁:

V₁=

             (4.2)

Тут , задані

Підставимо значення членів рівняння Бернуллі в вихідну формулу і  розв’яжемо відносно Н₂ – висоти всмоктування, прийнявши коефіцієнт Коріоліса a₁=1.

                            м                                       (4.3)

Коефіцієнт гідравлічних втрат  напору на тертя у всмоктувальній лінії залежить від режиму течії  ш еквівалентної шорсткості труб к (або D_е):

l=f (Rе; k)                                                         (4.4)

Для визначення коефіцієнта λ, визначаємо число Rе та характер течії рідини:

Rе =                          (4.5)

Rе =

Тут ν – коефіцієнт кінематичної в’язкості нафти в м²/с

Перевіримо до якої зони належить дане число Рейнольдса:

         Так як  Rе > 2320, то рух турбулентний.

             Rе_І = 10                                      (4.6)

Rе_ІІ = 500                                      (4.7)

 

Оскільки Re_кр<Re<Re_I, течія відповідає зона гідравлічно гладких труб, і коефіцієнт гідравлічного тертя вирахуємо за формулою Блазіуса

 

 

                                                

                                                   (4.8)

 

 

Визначимо довжину всмоктування:

                                   (4.9)

Обчислимо h_0-1:

      (4.10)

 

Обчислимо Н₂:

 

              (4.11)

 

Відповідь: .

 

5 ВИЗНАЧЕННЯ ДІАМЕТРА  ЗЛИВНОГО ТРУБОПРОВОДУ

 

Визначаємо величину наявного опору, який витрачається на тертя в зливній  лінії h_тр і в місцевих опорах h_м.о зливної лінії.

Н_н =Н₂ + Н₃=3,68+0,5=4,18 м                                (5.1)

Н_н = Н₂ + Н₃ = h_тр + h_м.о=                           (5.2)

Визначаємо швидкість руху рідини

V_зл=                                                (5.3)

Рисунок 4.1 – Схема зливного трубопроводу

 

Розрахункова довжина зливної  лінії    (задані). Оскільки невідомий діаметр зливної лінії d_зл і як наслідок, режим течії в зливній лінії

Rе =

     (бо   ,

то задачу розв’яжемо графо-аналітичним способом.

Задаємось і =(10-12) значень діаметру d_i і робимо повний гідравлічний розрахунок.

Виберемо d₁=47,6мм. І проведемо розрахунки.   . Підставивши, визначимо:

Rе

Rе

Rе_І = 10

Rе_ІІ = 500

  За умовою  Rе_І < Rе < Rе_ІІ, використовуємо формулу Альтшуля для визначення  λ

 

    (5.4)

 

Визначаємо швидкість руху рідини:

        (5.5)

Визначимо напір при значенні d=0,13 м,

                                               (5.6)

            (5.7)

Повний гідравлічний розрахунок зливного трубопроводу виконується на ПЕОМ за програмою „Нd” (додаток А). Будуємо графік залежності H_i=f(d_i). За відомим значенням наявного напору знаходимо необхідний діаметр d_х= 46мм (додаток Б).  

6 ВИЗНАЧЕННЯ ВТРАТ НАПОРУ В МІСЦЕВИХ ОПОРАХ НАПІРНОЇ  ЛІНІЇ І ЇХ ЕКВІВАЛЕНТНОЇ ДОВЖИНИ

 

            

Рисунок 6.1 Схема до розрахунку напірної лінії

 

Знаходимо швидкість потоку рідини і число Re в напірному трубопроводі:

                                        (6.1)

Для визначення коефіцієнта  λ,  розраховуємо  число Re  і визначаємо режим течії рідини:

                           (6.2) 

Оскільки режим турбулентний, то визначимо перехідні числа  Рейнольдса:

                               (6.3)

                              (6.4)

Оскільки Re_I < Re < Re_II , отже течія відповідає зоні змішаного тертя і коефіцієнт тертя визначаємо за формулою Альтшуля:

Розраховуємо сумарний коефіцієнт місцевих опорів напірної  лінії  за формулою, отриманою з рівняння Бернулі для перерізів 1-1 і 2-2 (див. Рисунок 6.1): 

                    (6.5)

              (6.6)

 

Відповідь:  

7 ВИЗНАЧЕННЯ РІЗНИЦІ ПОКАЗІВ МАНОМЕТРІВ Р_М2 І Р_М3

 

Рисунок 7.1 – Схема ділянки трубопроводу.

 

Перепад тиску на ділянці 2-3 визначаємо за формулою

 

Р_м2 - Р_м3 = DР                                                    (7.1)