Потери напора при подъеме жидкости по насосно-компрессорным трубам.

Для участка трубопровода длиной L и диаметра из уравнения Бернулли следует, что энергия, потраченная на преодоление сил трения между сечениями, будет равна:

(3.1)

Если принять = 0, = L, = – давление на забое скважины, а = – устьевое давление, то получим уравнение:

(3.2)

Потери напора на сопротивления при подъеме жидкости по насосно-компрессорным трубам определяются по формуле:

(3.3)

где:

h_τ – напор, затрачиваемый на преодоление сопротивлений по длине,

h_μ – напор, затрачиваемый на преодоление местных сопротивлений.

Потери энергии по длине обусловлены силами трения, возникающими при трении между жидкостью и твердыми стенками, а также между частицами от взаимодействия соприкосновения. Местные сопротивления же возникают при резких нарушениях движения жидкости в результате изменения формы трубы или русла, в котором движется поток. В данном случае h_μ =0. Следовательно, h₁₂ = h_τ .

Потери напора на трение при движении вязкой жидкости в трубе (в случае, когда скважина гидродинамически совершенна) рассчитываются по формуле Дарси-Вейсбаха:

(3.4)

где l - коэффициент гидравлического сопротивления;

L – длина трубы;

d – внутренний диаметр трубы;

V - средняя скорость в поперечном сечении потока;

g – ускорение силы тяжести.

Средняя скорость по определению равна отношению расхода Q на площадь поперечного сечения трубы:

(3.5)

Коэффициент гидравлического сопротивления λ в зависимости от безразмерного числа Рейнольдса (количественный критерий, который позволяет предсказать характер течения: ламинарный или турбулентный) и относительной шероховатости стенок трубы выражается следующими формулами:

1. (Re ≤ 2320) - ламинарный режим течения; (3.6)

2. Формула Блазиуса (зона гидравлически гладких труб):

(); (3.7)

3. Формула Альтшуля (зона смешанного трения):

(); (3.8)

4. Формула Шифринсона (квадратичная зона):

(). (3.9)

Расчетно-графическая часть.

1. Подставим в формулу Дарси-Вейсбаха (3.4) выражение для скорости (3.5) и приравняем получившуюся правую часть к правой части уравнения Бернулли для вязкой несжимаемой жидкости при установившемся течении для трубы постоянного диаметра (3.2). Выразим давление на скважине и подставим известные величины. В результате получим:

(1)

2. Представим формулу для нахождения числа Рейнольдса через Q:

Re= *Q=5414012*Q (2)

3. Возьмем различные значения Q в диапазоне [0, 001; 0, 006]. Найдем по ним числа Рейнольдса Re (формула 2). Вычислим значение давления на скважине (1).

	Q,	Re	λ
	0, 001	5414, 012	0, 038211	17328928, 75
	0, 002	10828, 02	0, 033182	17746787, 41
	0, 003	16242, 04	0, 03085	18387495, 47
	0, 004	21656, 05	0, 029453	19243406, 29
	0, 005	27070, 06	0, 028509	20310978, 86
	0, 006	32484, 07	0, 027824	21588279, 11

Построим график зависимости давления Р_с от дебита Q.

4. Найдем давление на контуре (2.1):

5. Выразим зависимость давления от дебита Q и диаметра скважины D (1.1):

Подставим данные:

6. Построим несколько графиков зависимости давления на скважине Р_с от дебита Q при разных значениях диаметра скважины D (0, 1; 0, 12; 0, 14; 0, 16; 0, 18; 0, 2).

7. Найдем точки пересечения прямых с имеющимся графиком зависимости давления на скважине P_c от дебита Q.

Получим зависимость дебита скважины Q от диаметра скважины D:

8. Используя уравнение состояния совершенного газа , выражаем и подставляем в формулу для распределения давления в жидкости (2.2). Давление в газе не учитываем, так как оно мало по сравнению с давлением, которое создается жидкостью. Получаем уравнение:

(3)

Подставляем в уравнение (3) значения P_c, соответствующие дебиту и диаметру скважины по предыдущему графику, и получаем зависимость затрубного давления P_з от диаметра D.

Строим график:

Заключение.

В данной курсовой работе были произведены расчеты значений дебита скважины и затрубного давления, установлена их зависимость от диаметра скважины.

В результате получили, что и затрубное давление, и дебит скважины возрастают с увеличением диаметра скважины.

Список использованной литературы.

1. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г Гидравлика и аэродинамика, М., Стройиздат, 1975.

2. Арустамова Ц.Т., Иванников В.Г. Гидравлика М., «Недра», 1995.

3. Басниев К.С. и др. Подземная гидравлика М., «Недра» 1986.

4. Басниев К.С., Кочина И.Н., Максимов В.М. М. Подземная гидромеханика. «Недра», 1993.

5. Курбанов А.К., Епишин В.Д. Методические рекомендации к выполнению курсовых работ по дисциплине «нефтегазовая и подземная гидромеханика». Уч. Пособие. М., МИНГ, 1986.

6. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений. Добыча нефти. М., Альянс, 2005.