稠油集输管线压降计算方法_王文秀

( 6)
k ) ) ) 乳状液粘度的待定常数 , 由实 验测定 , 对 W/ O 型 乳状 液 k= 3~ 5。 上述公式 各有一定的适用范围 , 用式 ( 3) 时 , U 的最大 值不应 超过 0. 01~ 0. 02; 式 ( 4) 和 ( 5) 适用于 U [ 0. 40; 式 ( 6) 适用于 U [ 0. 50。 2. 3 液相为牛顿流体 如果确定 液相为牛顿流体 , 推荐采用 两种算 法 : 杜克勒 Ⅰ法 和杜克勒Ⅱ法 。杜克勒 Ⅰ法假设流 体是气 液两相 无滑脱的 均匀 混合物 , 而杜克勒Ⅱ法认为气液 两相之 间是有 滑脱的 , 但液 相速 度与气相速度 之比沿着管长是不变的 , 又叫做稳定滑脱法。这两 种方法都不需 要确定 流动形 态 , 其两 相压 降 的计 算和 单相 压降 的计算一样简 便 , 只不过在计算 过程中 , 要 求使用 混合物的 物性 参数取代单相 流体的物性参数。其主要计算公式如下 :
式中 : h ) ) ) 沿程水力摩阻 , 油柱 m;
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西
部
探
矿
工
程
Setp. 2006 N o. 9
( 4) 所采用的二级参 量 , 在本区 未发 现受复 杂地 形所影 响 , 而且异常范围狭窄 , 一般只出 现于极 化体略 偏倾向的 一侧 , 能够 准确圈定陡倾斜极化体的位置 , 具有较多的优 点。但必 须指出的 ( 上接第 93 页) n c ) ) ) 流变指数 ; k c ) ) ) 稠度 系数 , kg # s nc / m 2 ; Q ) ) ) 输油平均温度下的原油密度 , kg / m 3 ; qv ) ) ) 体积流量 , m 3 / s 。 ( 2) 石油大学储运研究所稠油水力计算公式如下 : $ P= 4fL v2 Q 2d 16 f= Re v2- nc ( ( 9) ( 10)
( 1)
$ P= K c
Lv2 Q d# 2
( 7)
lg K c=
i= 1
E lgSi - nc E lgC i
i= 1
N
N
式中 : $P ) ) ) 沿程压降 , Pa; ( 2) K c ) ) ) 无滑脱沿程阻力系数 ; L ) ) ) 管线长度 , m; d ) ) ) 管线内径 , m; v ) ) ) 流速 , m/ s; Q) ) ) 气液混 合物密度 , kg/ m 3 。 杜克勒Ⅱ 法对大、 小直径的 管道都 适用 , 管径 大时结果 会更 好。同时它所适用的流 量范围和粘度范围也较广 , 杜克勒Ⅱ法的 准确性也优于 杜克勒Ⅰ法 , 不过计算过程复杂些。关于杜克勒Ⅰ 法和杜克勒Ⅱ 法的详细介绍见文献 [ 2] 。 2. 4 液相为非牛顿流体 ( 1) 如果不考虑 油管中 的气 体 , 根 据《输 油管 道工 程设 计规 范》中表 E/ 假塑性流 体管段沿程摩阻 h 计算0 , 计算公式如下 : ( 3) ( 4) ( 5) h= 4kcL 32qv nc 3nc+ 1 nc ( ) ( ) Qd Pd 3 Pd3 ( 8) ( 下转第 96 页 )
表1 序 号 1 2 3 4 6 7 规格 型号 ( mm ) ù 159 @ 6 ù 159 @ 6 ù 1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ9 @ 6 ù 159 @ 6 ù 159 @ 6 ù 159 @ 6 长度
( km )
图1
计算程序框图
( 2) 要精确的计算管路 压降 , 应该在 实验的 基础上 通过 曲线 拟和 , 找到最适合本油田 的经验 公式。另外 , 由 于稠油 粘度 对温 度变化十分敏感 , 应准确测量不同比例的稠油与水的混合 物的粘 温关系曲线。
是 , 由于本区测网过稀 , 不但容易漏掉异常 , 而且无法研究异常形 态与极化体产 状之间的关系。今后寻找本区类型的金矿脉 , 必须 投入密网度、 大比例尺的工作。
4dnc nc ) Q 3nc+ 1 Re= nc- 1 k c8 式中 : f ) ) ) 范宁系数 ; 3 Re ) ) ) 雷诺数。 计算实例
i= 1 i= 1 i= 1 2 2 N E ( lgC i ) - ( E lgC i) i= 1 i= 1 N N N N N
L= L0 ek U 式中 : L ) ) ) 乳状液粘度 , M Pa # s; Lo ) ) ) 温度条件相同时原油的粘度 , M Pa # s; U) ) ) 含水体积分数。
( 11)
针对辽河油田某区块 的 7 条 稠油 集输 管道 , 用 Bo rland C+ + Builder 编制程序计算了管道压降。此区块管道含稠油与水两 相 , 具体测试数据见表 1 。由各管道流 体流变曲线 可判断 其流体 类型 , 当流体为非牛顿流 体时 , 应 用公式 ( 1) 、( 2) 计 算流 性指数 n c, 稠度系数 Kc; 当流体为牛顿 流体时 , 本程 序采用 杜克勒 Ⅰ法 , 当流体为非牛顿流体时 , 本程序采用石油大学储运研究 所稠油水 力计算公式 , 计算结 果如表 1 所 示。经测 试 , 1、 2、 4、 5 四根 管线 中的流体为牛顿流体 , 采 用杜 克勒Ⅰ 法 ; 3、 6、 7 三 根管 线中 的流 体为非牛顿流体 , 采用石 油大学 储运研 究所稠 油水力 计算公 式。 由结果对比可以看出 , 1 、 2、 4、 5 四根管线 的计算压 降与测 试压降 非常接近 , 可见当流体为 牛顿流 体时 , 采用杜 克勒Ⅰ 法能 够较好 的模拟管路压降 ; 3 、 6、 7 三根管线的计 算压降与测 试压降 相差较 大 , 原因是目前的实验设备和手段都还很粗糙 , 以至流变指 数、 稠 度系数的计算不准确。
N
式中 : N ) ) ) 测点数目 ; S ) ) ) 剪切应力 , P a; K) ) ) 剪切速率 , s - 1 。 2. 2 计算液相粘度 考虑到管道中稠油与水在大 多数情况 下是以 油水乳 状液的 形式存在的 , 可对其粘度 与含水 率的关系 进行测 试 , 即粘度 ) 含 水率曲线 , 沿其粘度峰值向下 做垂线 , 测试 点在其 左侧的 为油包 水型乳状液 , 测试点在其右侧的为水包油型乳 状液。基 本上所有 的稠油与水的乳状液 均为 油包 水型 乳状 液 , 其粘 度可 按下 列公 式计算 : L= L0 ( 1+ 2. 5U) L= L0 ( 1+ 2. 5U+ 14. 1U2 ) L= L0 ( 1+ 2. 5U+ 7. 31U2 + 16. 2U3 )
Pressure Drop Cal culation Methods of Heavy Oil Transporting Pipel ines WA N G Wen -x iu, LIU Y ang, W EI Li xin ( P etr ol eu m Engi neer in g Col l eg e , D aqin g P etr oleu m Inst it ut e, D aqi ng H ei longj iang 163318, Chi na) Abstract: A t present , t here are st ill no defi nit e t heoret ic f ormul ae f or t he pressu re drop calculat ion of heavy oil w at er - n at ural gas t ran sport ing pip e lin es at home. A s et of form ulae f or t he pressu re drop cal culat ion of heavy oil t ran sport ing pipel ines is su mmarized on t he basis of con sult ing a lot of dat a at home and abroad. A visual cal culat or programme is prepared by us e of Borl and C + + Buil der language, moreover t he f easib ilit y of t h e m et hod i s proved t h rough field dat a. Key words: h eavy oil; t ran sport ing pipel ine; pressu re drop; calcul at ion m et hod
文献标识码: B
稠油集输管线压降计算方法
王文秀, 刘 扬, 魏立新
( 大庆石油学院石油工程学院 , 黑龙江 大庆 163318) 摘 要 : 稠油 、 水、 天然气的混输管路压降计算 , 目前国内尚缺乏明确的 理论公式 。 在 查阅了国 内外大量资 料的基础 上 ,
总结了一套计算稠油集输管线压降的公式 , 利用 Bo rland C+ + Builder 编制了可视化的计算程序 , 并通过现场数据验证 了这种方法的可行性 。 关键词 : 稠油 ; 集输管道 ; 压降 ; 计算方法 1 概述 由于稠油具有特殊的高粘度和高凝固点 , 在开采、 集输、 炼制 等方面都会遇到很多 技术 难题 , 而 在稠 油油 田集 输方 面最 基础 的问题就是如何较准 确的 计算 管道 中原 油的 压降 , 因 为它 关系 到许多后续课题的研究与进展 , 所以具有重要 的现实意义。国内 外许多学者都开展了 这方 面的 研究 , 然 而大 多局 限于 对纯 稠油 的压降计算。在查阅了国内外大量资料的基础上 , 总结 出了一套 较完整的计算稠油集输 管线压降 的公式 , 并 利用 Bor land C+ + Builder 编制了可视化的 计算程 序 , 希望 能为广 大石 油工作 者的 研究提供借鉴。 2 2. 1 稠油集输管线压降计算 确定液相类型 根据流变曲线确定 液相 为牛 顿流 体还 是非 牛顿 流体 , S - C 为线性关系为牛顿流体 , lgS- lgC为线性关 系为幂律流 体或塑性 流体 ; 如为非牛顿流体 , 可根据公式 ( 1) 、( 2) 确定流性指 数 nc, 稠 度系数 Kc。 n c= N E lgS i # lgCi - E lgS i # E lgCi
参考文献 : [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] 冯叔初 , 郭揆常 , 王学敏 . 油气集输[ M ] . 石油大学出版社 , 2004. 陈家琅 . 石油气液两相管流 [ M ] . 石油工业出版社 . 孙雁伯 , 孙治江 , 曹苏军 . 月海油田月 东稠油油藏输 送工艺研究 [ J] . 特种油气藏 , 2002, 9( 3) : 74~ 76. 余五星 , 郑南方 , 陈金宝 , 等 . 署一区 超稠油管 道热力集 输技术 研究 [ J] . 特种油气藏 , 2002, 9( 6) : 66~ 73.
外输管网测试数据及结果分析 初始 终点 温度 温度 (e ) (e ) 80 72 62 56 67 82 81 70 68 60 52 53 78 76 质量 流量 ( kg/ h) 8584. 08 25894. 82 10699. 74 13114. 54 3386. 10 10897. 63 4048. 54 密度 ( kg/ m 3 ) 909. 4 911. 8 915. 8 918. 3 916. 2 909. 1 913. 5 原油 测试 计算 含水率 压降 压降 ( %) ( M Pa)( M Pa) 72 61 49 68 66 43 45 0. 05 0. 04 0. 25 0. 22 0. 55 0. 37 0. 08 0. 07 0. 2 0. 17 0. 53 0. 2 0. 15 0. 08
总第 125 期 2006 年第 9 期
西部探 矿工程 W EST - CH IN A EXPL OR AT ION EN GIN EERIN G
ser ies No . 125 Sept. 2006
文章编号 : 1004 ) 5716( 2006) 09 ) 0093 ) 02
中图分类号: T E88