10.Гидравлический расчет трубопроводов для нефтяных эмульсий

Устойчивые высокодисперсные эмульсии ведут себя как однородные жидкости, и поэтому гидравлический расчет трубопроводов в этом случае не отличается от гидравлического расчета простого нефтепровода. Различие гидродинамического поведения неустойчивых и устойчивых эмульсий проявляется в эффекте гашения турбулентных пульсаций дисперсионной среды каплями дисперсной фазы. С учетом этого эффекта λ неустойчивых эмульсий определяется:

λ_э=64/Re_*э,Re<=2320,

,

2320< Re_*э<10⁵,

где Re_*э-число Рейнольдса, определяемое по формуле:

,

где γ₀ указывает, является ли неустойчивая эмульсия ньютоновской или неньютоновской жидкостью, ее определяют по выражению:

,

1-ньютоновская

2- неньютоновская

-параметр пластичности,

w-средняя скорость течения, ρ_э, μ_э-плотность и вязкость эмульсии; D-внутренний диаметр трубопроводада; τ₀- дополнительное напряжение сдвига плотной эмульсии: τ₀=(0,195φ_ф-0,102)σ/d, где σ-межфазное натяжение; d-диаметр капель; φ_ф-содержание дисперсной фазы и эмульсии.

Плотная (устойчивая) эм-ия сущ-т при 0,524<φ_ф<0,741

Множитель (1+1,125*γ₁ *φ_ф)^-1 учитывает эффект гашения турбулентности.

Символ γ₁ указывает, проявляется ли в потоке неустойчивой эмульсии эффект гашения турбулентности, и определяется:

,

где d-средний объемно-поверхностный диаметр капель неустойчивой эмульсии; d=1,4Dwe^0.6; We=σ/ρ_с число Вебера; ρ_с и ρ_ф-плотность дисперсной среды и дисперсной фазы.

Снижение давления при преодолении гидродинамического сопротивления при турбулентном течении неустойчивых эмульсий в промысловых трубопроводах зависит от содержания дисперсной фазы в неустойчивой эмульсии.

Содержание дисперсной фазы в эмульсии, при котором потери давления будут минимальны, является оптимальным.

1. Потери Р минимальны.

Оптимальное содержание дисперсной фазы в неустойчивой эмульсии определяют по формуле:

φ_ф0=0,68-0,4ρ_ф/ρ_с, 0,6< ρ_ф<1.4.

2. Потери Р для эм-ии не превышают потерь Р для нефти.

Важное значение для нефтепромысловой практики имеет определение области, в которой перепад давления при течении эмульсии не превышает перепада давления при течении нефти с той же скоростью. Эта область при 1< ρ_ф/ ρ_c<1.4 описывается формулой: φ_ф*=1,2-0,7 ρ_ф/ ρ_с.

3. Потери Р для эм-ии меньше чем потери Р для нефти.

Т.о., при 0< φ_ф< φ_ф* перепад давления в труб-де меньше, чем для чистой нефти. За пределами этой области перепад давления для эмульсии превышает перепад давления для чистой нефти.

11. Классификация, разновидности конструкций, основные элементы сепараторов. Сравнительная характеристика сепараторов различных типов

Отделение газа от нефти и воды в различных сепараторах проводится с целью:

1. Получения нефтяного газа, используемого как хим.сырье или как топливо;

2. Уменьшения пульсации Р при транспортировке н/г/в смеси по сборным коллекторам, проложенным до ДНС или УПН.

Классификация пепараторов

1. по назначению:

- замерные;- сепарирующие

2) по геом.форме:

- цилиндрические;- сферические;- трубные

3) по положению в пространстве:

- вертикальные;- горизонтальные;- наклонные

4) по характеру осн-ых действующих сил:

- гравитационные;- инерционные;- центробежные;

- УЗ и др.

5) по технологическому назн-ию:

- 2хфазные;- 3хфазные;- сепар-ры 1 ступени

- концевые сепар-ры;- сепар-ры с предварит-ым отбором газа

6) по рабочему Р:

- высокого Р 6МПа;- среднего Р 2,5-4 МПа

- низкого Р до 0,6 МПа;- вакуумные.

Сравнительная характеристика сепар-ов различ.видов на обороте