Классификация трубопроводов.
Трубопроводы, транспортирующие продукцию скважин на площадях нефтяных месторождений, подразделяются на следующие основные категории:
1) По назначению — нефтепроводы, газопроводы, нефтегазопроводы, нефтегазоводопроводы и водопроводы;
2) По характеру напоров — напорные и безнапорные;
3) По величине рабочего давления — высокого 
Па,середного 
Па и низкого 
Па давления.
4) По способу прокладки — подземные, надземные и подводные;
5) По функции –а)выкидные линии, идущие от устьев скважин до групповой замерной установки; б) нефтяные, газовые водяные и нефтегазоводяные сборные коллекторы; в) товарные нефтепроводы;
6) По гидравлической схемы работы — простые трубопроводы, не имеющие ответвлений, и сложные трубопроводы, имеющие от ветвления, к которым относятся также замкнутые (кольцевые) трубопроводы.
Движение нефти и ее примесей по выкидным линиям до ГЗУ осуществляется за счет давления на устьях скважин. Выкидные линии в зависимости от дебита скважин принимаются диаметром от 75 до 150мм и прокладываются под землей. Протяженность выкидных линий определяется технико-экономическими расчетами и может достигать 4 км и более.
От ГЗУ, к которой подводится по выкидным линиям продукция от 14 до 56 скважин (по числу Спутников, определяемых технико- экономическими расчетами), до ДНС или установки подготовки нефти (УПН) обычно прокладывается сборный коллектор диаметром от 100 до 350 мм и протяженностью 10 км и более (Рис 1 А поз 3). Гидравлический расчет трубопроводов при движении по ним нефтегазовых смесей. Большинство нефтепроводов, проложенных по площадям месторождений работает с неполным заполнением сечения трубы нефтью, т. е. часть трубы обычно бывает занята газом.
Рис. 1. Примерные структуры газожидкостных потоков в горизонтальных трубах: Поток а-с пузырками газа в верхней образующей; б-с началом образования газовых пробок; в-расслоенный; г- волиновой; д- пробковое течение; е- эмульсионный (сотовый); ж- пленочный
Основной задачей, возникающей при гидравлическом расчете трубопроводов, транспортирующих газожидкостную смесь, является определение перепадов давления. Основное расчетное уравнение для нефтепроводов можно записать следующем упрощенном виде:
Перепад давления обусловленный гидравлическим сопротивлением газожидкостного потока, можно определить по формуле, подобной формуле Дарси –Вейсбаха
Где 
коэффициент гидравлического сопротивления, который согласно работе находится следующим образом:
При 
;
При 
Число Рейнольдса для смеси определяется как
Кинематическая вязкость двухфазного потока 
определяется по формуле Манна:
Где 
объемное газосодержание двухфазного потока определяемое по формуле
Где 
и 
соответственно объемный расход газа и жидкости при средних давлении и температуре в трубопроводе.
Основные понятия о реологических свойствах нефти и расчет трубопроводов, транспортирующих неньютоновские жидкости. За последние годы все больше открывается месторождений с парафинистой нефтью движение которой по трубам не подчиняется известным законам гидравлики. Содержание парафина в некоторых нефтях этих месторождений достигает 25 %, а смол-55 %.Под реологическими свойствами нефти вообще и парафинистой в частности будем понимать зависимость вязкости нефти 
от изменения градиента скорости в трубе 
и напряжения сдвига 
.
Рис. 2. Физические свойства ньютоновских и неньютоновских жидкостей и характер их движения по трубам в структурном потоке
Согласно закону Ньютона о вязкостном трении при движении жидкости в круглой трубе, уравнение касательного напряжения сдвига записывается в следующем виде;
Где 
касательное напряжение сдвига между двумя слоями жидкости или между жидкостью и теплом, заштрихованным на рисунке в Па; 
сила в Н; S- площадь соприкосновения между двумя слоями жидкости в м2; 
коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом абсолютной вязкости, в
; 
градиент скорости между слоями жидкости в 1/с;
r- расстояние от оси трубы в м.
Жидкости, вязкость которых изменяется по прямолинейному закону (
) в зависимости от напряжения сдвига и градиента скорости 
, называются ньютоновскими.
Жидкости, вязкость которых не является постоянной величиной (т. е. 
) в зависимости от напряжения сдвига и градиента скорости, называются неньютоновскими жидкостями (кривые 2 и 3 на рис 20 в). Кривые этого типа обычно получаются вблизи области температуры застывания нефти. До сих пор рассматривались изотермические потоки, т. е. такие для которых температура, а следовательно, и плотность и вязкость жидкости оставались неизменными на всем протяжении потока и в любой точке его поперечного сечения. Однако практически приходиться иметь дело с потоками жидкости, которые или подогреваются в различных печах (особенно при перекачке парафинистых нефтей) или их естественное тепло теряется в окружающую среду. С понижением температуры увеличивается вязкость нефти (эмульсии), а следовательно, и гидравлическое сопротивление при ее транспорте по трубопроводам. Падение температуры особенно нежелательно при перекачке высоковязких и парафинистых нефтей. Связь между начальной и конечной температурой нефти, а также температурой окружающей трубопровод среды устанавливается формулой акад.В. Н. Шухова:
Где 
соответственно начальная и конечная температура нефти в 
e — основание натуральных логарифмов. равное 2,72; 
длина трубопровода в м.
Величина 
в данной формуле определяется из выражения
Называемого критерием Шухова. Здесь 
наружный диаметр трубопровода в м; 
коэффициент теплопередачи от жидкости в окружающую трубопроводов среду в Вт/м2 
.; 
объемный расход жидкости в м3/с; 
плотность жидкости в кг/м3; С — теплоемкость жидкости (для нефти С=2,09, для воды С= 4,19 кДж/кг. Для аналитического определения показателя крутизны необходимо знать вязкость нефти 
при двух различных температурах 
Подставляя эти данные в следующее формулу
И логарифмируя его получим
Вычитая из первого равенства второе. найдем
Для ориентировочного определения вязкости нефтей в зависимости от их температуры и плотности можно пользоваться рис 21
Рис. 3. График для ориентировочного определения вязкости нефтей в зависимости от их температуры и плотности
Литература:
- Гужов А. И. Совместный сбор и транспорт нефти и газа. М., изд-во «Недра».1973,235с.
- Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М-Л., Госэнергоиздат, 1960,464 с.
- Лутошкин Г. С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды к транспорту. М., изд-во «Недра», 1972, 326 с.
- Лутошкин Г. С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. М».,Недра», 1974, 23с.
