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第四章 矿场集输管路
管路是连接油矿地面设施的纽带， 从油井到矿场原油库、 长距离轴油管和输气管首站之 间的所有输送原油和天然气的管路统称为集输管路。
按管路内流动介质的相数， 集输管路可分为单相、 两相和多相管路。 输油管和轴气管都 属于单相管路，而油气或油气水混输管分属两相或多相管路，简称混输管路。
按管路的工作范围和性质， 集输管路可分为出油管、 集油（ 气 ） 管和输油 （ 气 ）管。出油管 是指与井口相连、只输送一口油井产物的管路，它以油层剩余能量 （自喷井）或抽油机 （抽油
井） 的能量为动力，通常为混输管路。输送多口油井产物的管路称为集油管路，集油管路可 能是油气混输管路， 也可能是单相的原油输送管路。 输送油田某一区块所产原油或天然气的 单相管路称为输油管或输气管，一般以泵或压缩机为动力。
按管路的结构， 集输管路又可分为简单管和复杂管两种。 从起点至终点， 管路具有相同 直径、沿线无分支的管路称为简单管。除简单管外，其余均为复杂管。变径管、副管都属于 复杂管。
矿物集输管路中大约有 70％屈于两相或多相混翰管路。因而，本章除简要介绍单相管 路的计算方法之外，将着重介绍混输管路的各种计算方法。
第一节原油输送管路
一、等温输油管的工艺计算
管内原油与周围介质的温差很小、 热交换可以忽略的管路， 称为等温原油输送管。 原油 沿等温管路流动时，所消耗的能量主要是压力能。
管路输油过程中压力能的消耗包括两部分，一是用于克服地形高差所需的位能，对某 一管路，它是不随输量变化的固定值；二是克服原油沿管路流动过程中的摩擦及撞击阻力， 通常称为摩阻损失，它随流速及原油物理性质等因素而变化。
（ 一 ） 摩阻损失的计算 原油管路的摩阻损失包括两部分，即：原油通过直管段所产生的沿程摩阻损失入，和 通过 各种阀件、管件所产生的局部摩阻损失入： 。
1． 沿程摩阻损失的计算；
管路的沿程摩阻损失，可按达西公式计算
式中 一水力摩阻系数；
一管道长度，米； 一管内径，米； 一在流动截面上原油的平均流速，米／秒； 一重力加速度，米／秒” 。
理论和实验都表明，水力摩阻系数是雷诺数 R '和管壁相对当量粗糙度 c的函数，即A
=/
其中式中——输送温度下原油的运动粘度，米，／秒， ——管路中原油的体积流量，米'/秒；
——管壁的绝对当量粗糙度，米。
研究表明：新的、清洁管壁的绝对当量粗糙度仅决定于管材及制管方法，与管径无关。 旧管路的管壁绝对当量粗糙度与所输原油的性质、 腐蚀程度， 含固体杂质的情况、 流速、运 行年限、 清管方法等因素有关， 一般几或几十倍于新钢管的管壁绝对当量粗糙度。 在原油管 路设计中我国常取‘= 0．1 毫米。
在不同的流态区，水力摩阻系数与雷诺数、管壁相对当量粗糙度问有不同的函数关系。 原油在管路中的流态按雷诺数来划分。
雷诺数小于 2000 时，流态为层流，水力摩阻系数由斯托克斯公式计算
雷诺数大于 3000 时，流态为紊流。液流质点不但有随液流整体的向前运动，还有沿管 路径向的脉动。只是贴近管壁的一部分液流仍为层流，即所谓层流边层。随雷诺数的增大， 层流边层的厚度逐渐减薄， 管壁的粗糙突起从全部被层流边层所掩盖到几乎全部暴露于层流 边层之外， 因而管壁粗糙度对水力摩阻系数 A 的影响逐步增大。 按管壁粗糙突起被层流边层 完全掩盖、 部分掩盖或几乎全部暴露， 紊流流态又可分为水力光滑、 混合摩擦和粗糙三个区 域，并用由下式决定的临界雷诺数及 62、R62 来划分。
当3000V R 'v Rf，时，为水力光滑区。管路处于该流态区时亦称水力光滑管。在该区 内，层流边层能盖住管内壁的全部粗糙突起， 故A仅与及’有关，常用勃拉休斯或米勒公式
计算水力摩阻系数
Re1V ReV Re2 时，为混合摩擦区。在该区内，管壁的粗糙突起部分地被层流边层所掩
盖，故A值与Re两者有关，求水力摩阻系数常用科列勃罗克、伊萨耶夫和阿尔特舒尔等 公式。
其中以科氏公式最为精确，伊氏公式次之。
Rf > R6:时，为粗糙区，或称水力粗糙管。在该流态区内，管壁祖糙突起几乎全部暴 露在层流边层之外，A只决定于相对粗糙度，常用尼克拉兹或谢夫林松公式求水力摩阻系数。
上述各流态区的 A计算式可综合成如下形式
将上式及 可得流量—压降计算式，即列宾宗公式
式中 各流态区的月、 m、 p 值及沿程摩阻计算式见表 4—1。
表中所列各流态区的摩阻计算式，反映了沿程摩阻与流量 Q粘度”、管内径 D管长
工间 的相互关系。矿场原油描送管路最常见的流态