第七章矿场集输管路-PowerPointPresent

矿场集输管路第七章Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved井气油脱酸性气天然气脱水天然气原油处理原油稳定油气分离外输外输•管路的分类：•按管路内流动介质的相数：单相、双相、多相管路•按管路工作范围和性质：出油管、集油（气）管、输油（气）管•按管路结构：简单管路、复杂管路（变径管、分支管）七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•7.1原油输送管路•7.1.1等温输油管的计算（理想模型）•1.直管阻力损失：212Lwhdg七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved水力摩阻系数：雷诺数：相对当量粗糙度:e：管壁绝对当量粗糙度(0.1mm)(Re,)fewdR2ed七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•按照雷诺数，将管路内的流体分成不同的流态区，并由此计算水力摩阻系数。•为了简化计算，将不同流态区的直管阻力损失与流量，粘度和管内径进行关联见P151，表3-1七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•2.局部阻力损失：•局部摩阻系数：ξ•当量长度：22whg22DLwhdgDdL七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved3.简单管路的计算•连续性方程：•摩擦系数计算式：•能量守衡方程：24Gdw(Re,)f22fPwHZHgg七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•4.复杂管路的计算•等径分配管汇的压降计算12051()miiijimvjinniiimiQqpplZpgd七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved212LwhdgRemA25mmlmQhLd七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•异径集油管汇的压降计算12051()miiijimvjinniiimiiQqpplZpgd七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•7.1.2热油管路的工艺计算•高凝、高粘原油采用加热方法，实现原油的输送。•加热的目的：防止原油在管线中凝固，降低原油粘度，减少摩擦阻力。七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•1.热油管路的轴向温降0()KDTTdlGcdT00()KDLGcLQTTTTe七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•2.热油管路的压降•分段计算平均温度法计算压降•平均温度：•→μ15712iipjiTTT25mmpjiiimQvlhd七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•当管路处于紊流光滑区时，摩擦阻力与粘度0.25次方成正比，管段长度可以取得长一点。•当管路处于层流区时，摩擦阻力与粘度1次方成正比，管段长度要取得短一点，一般每一段温度不大于5℃。七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•7.1.3含蜡原油管路的工艺计算•1.含蜡原油的流变特性•不同温度下，蜡在原油中存在的形式：液体，固体。七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•析蜡点：原油中析出的蜡晶开始对原油的粘温性能开始产生影响的温度点。•反常点：原油中析出的蜡晶，使原油的粘度不仅随温度变化而变化，而且随剪切速率变化而变化，即原油已从牛顿流体转变为非牛顿流体时的温度点。七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•含蜡原油温度从高降到低时，由于原油中蜡晶的形态不同，原油流变性质发生明显变化，从牛顿流体→假塑性流体→屈服塑性流体。七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•牛顿流体•剪切应力:dwRdr()fT七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•非牛顿流体•无时效非牛顿流体：在温度和剪切速率一定时，剪切应力不随剪切持续时间而变化：•塑性流体；假塑性流体；膨胀性流体七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•有时效非牛顿流体：在温度和剪切速率一定时，剪切应力随剪切持续时间而变化：•随着剪切时间增加，剪切应力减小—触变性流体；•随着剪切时间增加，剪切应力增加—反触变性流体七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•塑性流体：宾汉姆塑性体：只有当外加剪切应力大于极限剪切应力R0时，流体才开始流动。•剪切应力:•RB：动剪切应力•μB：塑性粘度BBdwRRdr七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•表观粘度：BpBRdwdr七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•假塑性流体：•剪切应力:•表观粘度：()ndwRKdr1()npdwKdr七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•屈服塑性流体：•剪切应力:()nBdwRRKdr七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•2.等温含蜡原油管路的工艺计算•管流基本方程3230()8biRrrrbidQRfRdRr23084()biRrrrbiwRfRdRdR()rrdwfRdr4bipdRL七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•管路压降计算公式：•实测原油流变曲线→选用合适的流变方程，回归出流变方程中的参数→代入具体流变形态的管流方程，求出Rbi→计算出压降。七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•7.1.4输油管路计算中的各项参数•1.原油密度•2.原油粘度•3.原油比热•4.热油管的总传热系数七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved7.1.5输油管线中减阻剂的应用•减阻剂：当流体中含有某些特定物质时，其在湍流状态下的摩擦阻力会大大降低，这种现象称为减阻，能够实现减阻的添加剂称为减阻剂。七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•具有超高分子量(M106)的高柔性线型高分子：•聚长链α一烯烃（如Conoco公司的CDR102油相减阻剂）•优点：用量少1-10ppm，效果好。•缺点：存在永久性的、不可逆的剪切降解；需要不断补充以维持其减阻效果。七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•表面活性剂类减阻剂是通过在流体中形成胶束而实现减阻的，由于其分子体积很小，在高剪切力作用下不会断裂降解，而被高剪切力破坏了的胶束体系在剪切力减小后会重新恢复起来，即应力控制可逆性，因此，它们具有良好的抗剪切性能。但是，由于要形成可以实现减阻的胶束必须使表面活性剂的含量达到临界浓度，因此，表面活性剂的用量较大。七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•缔合性高分子减阻剂•聚两性电解质减阻剂NVP，这是一种乙烯基吡啶与苯乙烯及其磺酸盐的三元共聚物七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•极性剂(甲醇)：由于发生分子内缔合现象，高分子链的伸展受到抑制而导致减阻率下降。加入极性剂有助于破坏这种分子内缔合，而使其减阻效果回升。七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•分子间缔合性高分子减阻剂：•由电子对的给予体(A)和接受体(R)混合构成：•A：(甲基)丙烯酸长碳链酯(12～18个C)／苯乙烯／乙烯基吡啶的三元共聚物•油溶性聚胺•R：(甲基)丙烯酸长碳链酯／(甲基)丙烯酸(0．05～O．1mo|)共聚七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•7.2输气管路的计算•7.2.1水平输气管路的基本方程•气体沿管路流动时，随着压力下降，密度逐渐变小，气体流速增加。•基本假定：•1)气体在管路中作稳定流动，气体质量流量不变•2)气体在管路中的流动过程为等温过程七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•基本方程•连续性方程：•摩擦系数计算式：•能量守衡方程：•气体状态方程：24Gdw(Re,)f22fPwHZHggpzRTM七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•由上述四个方程推出：22508ZQpLpGZRTpdpdldM2254QZMppdGZRTL七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•工程标准状态下的体积流量（101.325KPa，20℃）:SSGVSpMRT七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•水力摩擦系数的计算：•计算雷诺数Re→确定管路的流态→选用合适的计算公式（P.159-160)七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•推荐公式：0.21580.067eR0.5222.60.393QZSppVEdZTL七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved•α：流态修正系数；0.96～1.0，粗糙区1.0。•：管路接口垫环修正系数；无垫环1.0，垫环间距12M时，0.975，垫环间距6M时，0.95。•E：输气管效率系数；实际输气量量与计算输气量之比；一般取0.9～0.95。•△：天然气对空气的相对密度•适用于水力光滑区、混合摩擦区、粗糙区。七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved30.009407d0.5228/30.3967QZSppVdZTL七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved适用于管径小于0.35m，气体净化程度较低的输气管0.03920.0147Re0.51222.530.9610.393QZSppVEdZTL七矿场集输管路Copyright©2007华东理工大学石油加工所AllRightsReserved适用于大型长距离输气管。•7.2.2输气管的压力分布和平均压力•1.任意一点处的压力：靠近起点处单位长度上压力下降较