15. Эффективность работы сепараторов. Определение критичесуого размера пузырьков газа в турбулентном потоке(ф-ла Медведева в.Ф)

Коэф-ты уноса жид-ти и газа и показатели соверш-ва сепар-ра предельная средняя скорость газа в свободном сечении сепаратора ν_max и время задержки жидкости в сепараторе t_зад.зависят:

- физ-хим св-ва; - расход жид-ти и газа; - давления и Т; - уровня жид-ти в сепар-ре; - способности жид-ти к вспениванию.

Коэффициент уноса жидкости и коэффициент уноса газа соот-но равны: К_ж=q_ж/Q_г, К_г=q_г/Q_ж,

где q_ж - объемный расход капельной жидкости, уносимой потоком газа из сепаратора; q_г - объемный расход остаточного газа, уносимого потоком жидкости из сепаратора; Q_ж-объемный расход жидкости на выходе из сепаратора; Q_г - объемный расход газа на выходе из сепаратора.

(1.30)

(1.31)

где, q_ж - объемный расход капельной ж-ти, уносимой потоком газа из сепаратора, м³/ч; q_r - объемный расход остаточного (окклюдированного) газа, уносимого потоком ж-ти из сепаратора, м³/ч; Q_ж - объемный расход газа на выходе из сепаратора, м³/ч; Q_ж - объемный расход ж-ти на выходе из сепаратора, м³/ч, при Р и Т сепарации.

Чем < К_ж и К_r при прочих равных условиях, тем совершеннее сепаратор.

Для получения требуемой степени очистки газа и жидкости в сепараторе необходимо правильно задаться расчетным размером частиц ж-ти и пузырьков газа. Средний диаметр пузырьков окклюдированного газа в турбулентном потоке нефти в ТП-де перед сепаратором можно опред-ть по ф-ле В.Ф. Медведева (1.32)

(1,32)

где: - число Вебера; - число Рей-нольдса; - число Фруда; σ_cr - поверхностное натяжение на границе газ-дисперсионная среда; D - внутренний диаметр ТП-да; μ_c ρ_c-динамическая вязкость и плотность дисперсионной среды; ω- средняя скорость течения .

16.Расчет гравитационных сепараторов по газу

При расчете принимают: 1. частица (твердая или жидкая) им-т форму шара. 2. движ-е газа в сепараторе установившееся. 3. движ-е частички свободное, т.е. на нее не оказ-т действия др. частицы. 4. скорость оседания частицы постоянна, т.е. сила сопротивления газовой среды становится = массе частицы.

Для опред-ния скорости осаждения частиц любого размера силу тяжести приравнивают силе сопротивления.

Для частиц размером не > 80 мкм формуле Стокса (1 .33)

(1,33)

Для частиц размером 300-800 мкм скорость осаждения опреде­ляют по формуле Аллена (1.34)

(1.34)

где ν_г – кинематическая вязкость газа. ν = μ_г /ρ_г ,м²/с

Осаждение частиц размером > 800 мкм происх-т согласно формуле Ньютона (1.35)

Приведенные ф-лы справедливы для расчета скорости осаждения шарообразных частиц. На практике для частиц различ­ной конфигурации скорость осаждения можно определить по следующей ф-ле (1.36)

(1.36)

где к и ξ – коэф-ты сопротивления (для шара к = 24 и ξ = 0,044; для круглых пластинок к = 17,4 и ξ=- 1,1).

Приведенные ф-лы справедливы при установившейся скорости движения частиц.

газа..

(1.38)

Или (1,39)

(1,39)

Диаметр сепаратора опред-ся из средней скорости газа в сеп-ре:

17. Расчет гравитационных сепараторов по жидкости

Необх-м усл-ем эффективного отделения нефти от газа в секции сбора нефти явл-ся соотношение , где - скорость подъема уровня нефти в пределах секции сбора, м/с, - скорость всплывания окклюдированных пузырьков газа в нефти, м/с.

При этом соотношении пропускная сп-ть по нефти:

1) для вертик-х сепараторов

Или

После подстановки и замены g: .

2) для гориз-х сепараторов .

F – площадь зеркала нефти, являющаяся функцией уровня нефти в сеп-ре, м². - динамич-я вязк-ть нефти, кг/м∙с; d – диам-р окклюдированных пузырьков газа, м. _Н _Г – плотн-ть нефти и газа в усл-х сеп-ра, кг/м3.

Для разрушение применяется хим,мех,термическое воздействие. Одним из эффективных способов снижения пенообразования является пропуск нефти через подогретую воду. Для этого сепаратора применяют сепараторы, в нижнюю часть которых встроена печь, подогревающая пластовую воду.

18. Расчет циклонных сепараторов.

Теория расчета циклонов основана на предположении, что центробежная сила, действующая на частицу, равна силе сопротивления, которую оказывает газ, препятствующий её движению в ра­диальном направлении .

для самых мелких частиц (диаметром < 100 мкм) (1.49) (1,49)

для более крупных частиц (диаметром 100-800 мкм) (1.50)

(1,50)

для самых крупных частиц (диаметром > 800 мкм) (1.51)

(1.51)

где r - расстояние в радиальном направлении от оси циклона до частицы, м; ω- угловая скорость газа, 1/с.

Из формул (1.49-1.51) следует, что скорость движения частиц в циклоне при прочих равных условиях зависит не только от их диа­метра, но и от размеров циклона.

Диаметр циклонного сепаратора D при заданном расходе газа Q определяют по формуле (1.52)

(1.52)

где: D - диаметр циклона, м;Q - расход газа при стандартных ус­ловиях, тыс. м³/сут; ρ_г - плотность газа при стандартных услови­ях, кг/м³; ρ_ср - абсолютное среднее давл-е в циклоне, Па; Т -t-ра газа в циклоне, К; г - коэф-т сжимаемости; р_ат - 1,01 • 10⁵ Па; Т = 293 К; ∆р - потери давл-я в циклоне, Па.

Потери давл-я в циклоне определяются по формуле (1.53)

где: - скорость газа во входном патрубке; ρ_г - плотность газа в рабочих условиях; ξ - коэф-т сопротивления, отнесенный к входному сечению.

Коэф-т сопротивления практически не зависит от ско­рости потока, а зависит от соотношения площади сечения выход­ного и входного патрубков (ξ = 2-4).