Қазақстандағы газ және мұнай қоймалары

Кгод – газ тасымалдаудың орташа жылдық бірқалыпсыздық коэффициенті, Кгод=0,95.

 

 млн.м3/тәу

 

 

 

 

Кесте-8

Сарыташ кенішінен өндірілетін газдың есептік параметрлері

 

Компоненттер	Хим. формуоасы	Молярлық құрамы бірдің үлесінде, α	Молярлық массасы т,кг/кмоль	Критикалық температура, К	Критикалық қысым Ркр, Н/м2*105	Тығыздық, ρ, кг/м3	Динамикалық тұтқырлығы μ, Н*с/м2	Қоспаның орташа мол. массасы М, кг/кмоль	Критикалық орт. температура Ткр, К	Критикалық қысым Ркр, Н/м2*105	Қоспаның орт. тұтқырлығы, ρ, кг/м3	Қоспаның орт. динамикалық тұтқырлығы μ, Н*с/м2
Метан	СН4	0,916	16,043	190,6	44,98	0,7168	103,00*10-7	14,695	174,58	41,20	0,6566	94,35*10-7
Этан	С2Н6	0,050	30,070	306,0	48,22	1,3440	86,03*10-7	1,503	15,30	2,41	0,0672	4,30*10-7
Пропан	С3Н8	0,011	44,097	369,6	43,51	1,9670	75,04*10-7	0,485	4,06	0,47	0,0216	0,82*10-7
Бутан	С4Н10	0,002	58,124	425,0	34,78	2,5980	69,06*10-7	0,116	0,85	0,07	0,0052	0,14*10-7
Пентан	С5Н12	0,005	72,151	470,2	31,25	3,2210	61,99*10-7	0,360	2,35	0,15	0,0161	0,31*10-7
Көміртегі қостытығы	СО2	0,010	44,011	304,0	65,43	1,9768	138,02*10-7	0,440	3,04	0,65	0,0197	1,38*10-7
Күкірттісутек	Н2S	0,001	34,082	373,4	72,88	1,5392	126,90*10-7	0,034	0,37	0,07	0,0015	0,13*10-7
Азот және сүрек газдар	N2	0,005	28,016	126,0	33,95	1,2505	166,00*10-7	0,140	0,63	0,17	0,0063	0,83*10-7
-	-	1,000	-	-	-	-	-	17,773	201,18	45,19	0,7942	102,26*10-7

 

3.3. Машина түрін, оның санын және  жұмысының принципиалдық схемасын  анықтау

 

Сығымдаушы станцияларға орнату үшін қажетті машина түрін таңдау және оны қарастыру үшін газ турбинадан жетек алушы орталықтан тепкіш сығымдаушылырды қабылдаймыз. Машина берілген өнімділікті қамтамасыз ететіндей болады және жұмысы газды бірсатылы және екісатылы сығымдау схемасы бойынша жүреді деп пайымдаймыз.

Кешеннің ең кіші (минималдық) мәнін анықтаймыз:

мұндағы: Ск=0,15 Кк+Эк

мұндағы: Кк – сығымдаушы станция құрылысына кеткен капиталдық шығындар, 10-кесте, [2] мың теңге;

Эк  –  сығымдаушы станцияның жылдық пайдалану шығындары, 10-кесте, [2] мың теңге /жыл;

    -     газдың қысу  дәрежесі, 24-сурет [2].

280-12-4 (ГТ-700-5) орталықтан тепкіш  сығымдауыш үшін:

-    бірсатылы сығымдау:

• екісатылы сығымдау:

370-12-1 (ГТ-750-6) орталықтан тепкіш сығымдауыш үшін:

-    бірсатылы сығымдау:

• екісатылы сығымдау:

520-12-1 (ГТК-10-2) орталықтан тепкіш  сығымдауыш үшін:

-    бірсатылы сығымдау:

• екісатылы сығымдау:

Есептеулер нәтижесінде шығатын қорытынды төмендегідей: сығымдаушы станцияға орнату үшін жетегі ГТ-750-6 болған 370-12-1 орталықтан тепкіш сығымдауышты қабылдау керек және екі жұмыстық, бір резервтік машинаны тізбектеп қосу керек.

Газқұбырының ұтымды диаметрін анықтау үшін үш диаметр қабылдап алып, солар бойынша гидравликалық және экономикалық есептеулер жүргіземіз. Ең іші меншікті шығындар бойынша ұтымды вариантты таңдаймыз. Егер газ құбырының ұзындық бірлігіндегі тасымалданушы газ көлемінің бірлігіне жұмсалған капиталдық және пайдалану шығындары ең кем шама болса, сол вариант ұтымды деп саналады.

Qгод шамасымен жұмыстық қысымды есере отырып, 2.1 кестеден газқұбырының жуықталған диаметрін анықтаймыз, [3]. Келесі есептеулерде газқұбырының диаметрін 820<920<1020 аралығында қабылдаймыз.

 

3.4. Газқұбырының қабырғасының қалыңдығын  есептеу

 

Газқұбырының линиялық бөлімін құрастыру үшін Волганың құбырпрокаттық зауыты шығаратын Х-65 (АРI5L бойыеша) маркалы болаттан жасалған турашовты және спирал түріндегі шовты электродоғасымен пісірілген құбырларды қабылдаймыз. Оның техникалық шарттары мыналар: ; 

Газқұбырының қабырғасының қалыңдығының есептік мәнін төмендегі өрнектен анықтаймыз:

мұндағы:  D – газқұбырының сыртқы диаметрі;

Р – тапсырма бойынша жұмыстық қысым;

пр – күшсалмақ бойнша сенімділік оэффициенті, пр =1,1;

R1 – құбыр металының есептік қарсылығы, оның мәні төмендегі өрнектен анықталады:

мұндағы:   - беріктік шегі бойынша шекті шеңберлік кернеу;

т0 – жұмыс жағдайын ескеруші коэффициент, III және IV категориялы құбырлар үшін т0=0,9.

К1 – болат үзілгендегі біркелкілік коэффициенті, К1=1,4;

Кн – құбырдың біркелкілік коэффициенті, Кн=1.

Одан әрі есептеулер нәтижесін 9-кестеге еңгіземіз.

Кесте-9

Газқұбырының қабырғасының қалыңдығының есептік мәндері

 

Аталуы	Газқұбырының диаметрі, мм
	820	920	1020
Құбыр қабырғасының есептік қалыңдығы, мм	9,92	11,14	12,35
Қабылданған қалыңдық мәні, мм	10,00	12,00	14,20
Құбырдың ішкі диаметрі, мм	800	896	992

 

3.5. Газтасымалдаудың орташа параметрлері

 

3.5.1. Газқұбырындағы газдың орташа  қысымы

Газқұбырының ұзындығы бойынша қысымның таралуын көрсететін өрнек төмендегі түрде болады:

мұндағы: Х,Рк – газқұбырының бастапқы нүктесінен кез-келген қимасына дейінгі қашықтық және осы қимадағы қысым;

Рн,Рк – газқұбырының басындағы және соңындағы газ қысымы;

L   –  газқұбырының ұзындығы.

(12) өрнек параболаның теңдеуі болып табылады (1 сурет). Газқұбырының бастапқы нүктесінен қашықтаған сайын газ қысымының төмендеу қарқыны артады. Мұның себебі газдың қысымы төмендеген сайын оның тығыздығы кемиді. Үздіксіздік теңдеуіне сәйкес, газ қысымы кемігенде оның қозғалыс жылдамдығы артады, яғни үйкеліске кеткен жоғалтулар артады, демек гидравликалық уклон да артады. Сонымен үйкеліске жоғалған газ қысымы газ жылдамдығының квадратына пропорционал.

Сығымдаушы станциялардың арасындағы қашықтық артқан сайын қысымның меншікті жоғалуы артады, яғни газды тасымалдауға жұмсалған энергия шығыны да артады. Сондықтан, газқұбырындағы пайдалану шығындарының негізгі баптарының бірі болып табылатын газ тасымалдауға жұмсалатын меншікті энергия шығындарын азайту үшін сығымдаушы станцияларға кірер жерде жоғары қысыммен жұмыс жасаған тиімді болмақ. Мұнда сығымдаушы станциялардың саны артуына қарамастан энергия шығынын үнемдеу елеулі дәрежеде болады.

Газқұбырының орташа қысымды анықтаймыз, 2-сурет:

 

3.5.2. Газдың орташа сығымдалу коэффициенті  мен динамикалық тұтқырлығы

Р=Рср=6,36МПа деп қабылдап алып, келтірілген температурамен қысымды төмендегі өрнектен анықтаймыз:

 

 

Сурет-1

Газқұбырының ұзындығы бойынша қысымның өзгеруі.

Сурет-2

Газқұбырындағы орташа қысым.

Төмендегі өрнектен газдың сығымдалу коэффициентін табамыз:

Газдың орташа динамикалық тұтқырлығын төмендегі өрнектен анықтаймыз:

Газдың кинематикалық тұтқырлығын төмендегі өрнектен анықтаймыз:

 

3.5.3. Газқұбыры бойынша газдың қозғалыс  режимі

Рейнольдс санын төмендегі өрнектен анықтаймыз:

Газдың құбырдағы қозғалыс режимін анықтау үшін төмендегі жекелеген жағдайларды ескеру қажет.

- болған құбырлардың гидравликалық тегіс аймақтарында үйкеліске қарсылық коэффициенті төмендегі өрнектен анықталады.

-  болған квадратичный үйкеліс аймағында:

мұндағы: Кэ – құбыр қабырғасының эквиваленттік тегістік коэффициенті, Кэ=0,03мм деп қабылдаймыз.

Гидравликалық қарсылық коэффициенті төмендегі өрнектен анықталады:

мұндағы: Е – газқұбырының гидравликалық тиімділік коэффициенті, ОНТП 51-1-85 нормаларына сәйкес, құбырдың ішкі қуысын кезеңді тазартып отырушы қондырғы болған жағдай үшін Е=0,95 деп қабылдаймыз.

 

Есептеулер нәтижесін 10 – кестеге енгіземіз.

 

Кесте-10

 

Параметр аталуы	Құбырдың диаметрі, мм
	820	920	1020
Рейнольдс саны, Re	1837694	1640798	1482011
Үйкеліс қарсылық коэффициенті,	0,0103	0,0105	0,0107
Газ қозғалысының режимі	Гидравликалық тегіс құбыр аймағы	Гидравликалық тегіс құбыр аймағы	Гидравликалық тегіс құбыр аймағы
Гидравликалық қарсылық коэффициенті,	0,0119	0,0122	0,0124

 

3.5.4. Құбырдағы тасымалданушы газдың  орташа температурасы

Құбырдағы газдың қозғалысы әрқашан изотермиялық емес. Сығымдау процессінде газ қызады. Сығымдағыштан соң салқындатылғанның өзінде құбырға келіп түскен газ температурасы 20...400С шамасында болады. Бұл сыртқы ортаның температурасынан Т0 әлдеқайда жоғары. Оның үстіне тасымалданушы газдың реал газ екенін ескеру қажет. Ал реал газ Джоул-Томпсон эффекті (әсері) деп аталатын көлемі ұлғайғанда жылулық жұту қасиетіне ие.

Газқұбырының ұзындығы бойынша газ температурасының өзгеруін қарастырайық. Бастапқы есептеулерде Джоул-Томпсон эффектін (әсерін) ескерусіз жылулық балансының теңдеуін қарастырамыз:

мұндағы:     

мұндағы: Кср – учаскідегі газдан сыртқы ортаға орташа толық жылу өткізгіштік коэффициенті,

G  –   газдың массалық шығыны; 

Өлшеу бірлігі жоқ Шухов параметрі деп аталатын at L шамасын төмендегі өрнектен анықтаймыз:

мұндағы: ср – газдың орташа изобаралық жылу сыйымдылығы:

Сонымен құбырдың соңында газ температурасы:

Газқұбырының басынан Х қашықтықтағы газ температурасы төмендегі өрнектен анықталады:

Газқұбырының ұзындығы бойынша газ температурасының өзгеруі экспоненциальдық түрге ие, 3 – сурет.

Джоул-Томпсон коэффициентін ескеретін болсақ, газ құбырының ұзындығы бойынша газ температурасының өзгеру заңдылығы төмендегі теңдікпен өрнектеледі:

мұндағы: Di – Джоул-Томпсон коэффициенті.

Газқұбырының учаскісіндегі  газдың орташа температурасы Тср төмендегі өрнектен анықталады:

Есептеу нәтижелерін 11-кестеге енгіземіз.

Кесте-11

Тасымалданушы газдың орташа температурасының есептік мәндері

 

Параметр аталуы	Газқұбырының диаметрі, мм
	820*10	920*12	1020*14
Газдың массалық шығыны, G, кг/тәулік	163	166	168
at	0,010	0,011	0,012
Құбыр соңының температурасы, Тк, К	276,3	276,2	276,1
Температура Тх (х=150км)                                          - Di ескерілгенде                                          - Di ескерілмегенде	281,7	280,8	280,1
	282,9	282,0	281,2
Орташа температура, Тср	281,5	280,7	280,5