Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра теплогазоснабжения и нефтегазового дела

Основы нефтегазопромыслового дела

Методические указания

к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы

нефтегазопромыслового дела» для студентов 2 курса дневной формы обучения направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело», профиль «Проектирование,

строительство и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»

Воронеж 2015

УДК 621.64

ББК О 77я73

Составитель: Г.А.Кузнецова

Основы нефтегазопромыслового дела: метод. указания к выполнению курс. работы по дисциплине «Основы нефтегазопромыслового дела» для студ. 2 курса дневной формы обучения направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело», профиль «Проектирование, строительство и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»/ Воронежский ГАСУ; сост.: Г.А.Кузнецова. - Воронеж, 2015. - 18 с.

Приводятся основные методики выбора типоразмера и определение необходимого количества гравитационных сепараторов для отделения газа от нефти.

Предназначены для студентов 2 курса дневной формы обучения направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело», профиль «Проектирование, строительство и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ».

Ил. 2. Табл. 4. Библиогр.: 6 назв.

УДК 621.64

ББК О 77я73

Печатается по решению учебно-методического совета

Воронежского ГАСУ

Рецензент – Б.П.Новосельцев, к.т.н., профессор кафедры жилищно-коммунального хозяйства

Введение

Тема курсовой работы – «Основы нефтегазопромыслового дела».

Целью курсовой работы решение следующих задач:

- выбор типоразмера и определение необходимого количества гравитационных сепараторов для отделения газа от нефти;

- гидравлический расчет нефтесборного коллектора (нефтепровода) от дожимной насосной станции (ДНС) до центрального сборного пункта (ЦСП).

Объем расчетно-пояснительной записки – 20-25 страниц формата А4.

При оформлении расчетно-пояснительной записки следует придерживаться правил для составления отчета о научно-иссле­довательской работе, изложенных в ГОСТ 7.32–2001.

Исходные данные. Исходные данные для выполнения курсовой работы студент принимает по приложению а.

Исходные данные примера:

N_скв. = 50 – количество добывающих скважин;

q_n = 44 т/сут. – средний дебит одной скважины по нефти;

Г_ф = 92 м³/т. – средний газовый фактор (газонасыщенность пластовой нефти);

ρ_н.д = 870 кг/м³ – плотность нефти дегазированной;

μ_н.д = 8,0 мПа × с – вязкость нефти дегазированной;

Р_сеп.1 = 0,45 МПа – давление сепарации (1-ая ступень);

Т_сеп = 284 К – температура сепарации;

μ_г.с = 0,01 мПа × с – вязкость газа при условиях сепарации;

L_к=17,4 км – длина нефтесборного коллектора;

Р_сеп.2 = 0,12 МПа – давление в сепараторах 1-ой ступени (ЦСП);

р_нас=11,4 МПа – давление насыщения нефти газом;

∆Н=73 м – повышение отметки ЦСП над ДНС;

К_з = 1,2 – коэффициент запаса по производительности (пропускной способности) нефтесборного коллектора, доли единиц;

ρ_го =1,32 кг/м³ – плотность газа (стандартные условия).

Исходные данные для выполнения курсовой работы студент принимает по приложению а.

1. Выбор типоразмера и определение необходимого количества гравитационных сепараторов для отделения газа от нефти

(1-я ступень сепарации)

Основные положения

Технологический (гидравлический) расчет гравитационных сепараторов ведется на пропускную способность по газу и (или) по жидкости. В первом случае газ рассматривается в виде сплошной фазы (сплошного потока), поднимающейся снизу вверх в сепараторе, а жидкость – в виде отдельных капель, опускающихся в потоке газа в нижнюю часть аппарата. При расчете на пропускную способность по жидкости она рассматривается в виде сплошной фазы, а газ – в виде отдельных пузырьков, всплывающих в опускающемся или поднимающемся слое жидкости.

Условие разделения фаз при расчете сепаратора на пропускную способность по газу

(1)

где: - скорость падения капли (частицы) жидкости под действием силы тяжести в неподвижном газе; - скорость восходящего газового потока. Скорость опускания частицы жидкости в восходящем потоке газа .

Условие разделения фаз при расчете сепаратора на пропускную способность по жидкости

(2)

где: - скорость всплывания газового пузырька в неподвижной жидкости; - скорость опускания или подъема слоя жидкости в сепараторе. Скорость подъема (всплывания) пузырька газа в опускающейся жидкости , в поднимающемся слое жидкости .

Скорость падения шарообразной частицы жидкости в неподвижном газе может быть определена по следующим формулам:

1. при размере частиц не более 80 мкм

(формула Стокса), (3)

где: d_ч – размер (диаметр) частицы, м; и – плотность жидкости и газа при условиях сепарации, кг/м³; – динамическая (абсолютная) вязкость газа при условиях сепарации, ; g – ускорение свободного падения, м/с²;

2. для частиц размером 300-800 мкм (формула Аллена)

, (4)

где: – кинематическая вязкость газа;

3. для частиц размером более 800 мкм (формула Ньютона)

(5)

При расчетах диаметр частиц можно принять равным 100 мкм. Для нахождения W_ч следует выполнить вычисления по формуле Стокса, задавшись тремя значениями d_ч (например 50,65 и 80 мкм), и по формуле Алена (например, при d_ч = 300, 350 и 400 мкм), построить график изменения W_ч от d_ч и по этому графику определить W_ч при d_ч = 100 мкм.

Скорость восходящего потока газа

, (6)

где: – объемный расход газа в сепараторе; F – площадь сечения сепаратора в плоскости, нормальной к потоку газа.

Очевидно что

(7)

где: – объемный расход газа, приведенный к нормальным (T₀ = 273 К) или к стандартным (T₀ = 293 К) условиям;

P₀ и T₀ – атмосферное давление и нормальная (или стандартная) температура;

P и T –давление и температура газа в сепараторе;

Z₀ и Z – коэффициенты сверхсжимаемости газа при нормальных (стандартных) условиях и при P, T.

Отношение Z / Z₀ для условий первой ступени сепарации можно принять равным 0,95.

Скорость всплывания газового пузырька в неподвижной жидкости

(8)

где: d_п – диаметр пузырька;

– динамическая вязкость жидкости.

При расчете сепаратора на пропускную способность по жидкости диаметр пузырька газа можно принять равным 0,6 мм.

Скорость опускания или подъема слоя жидкости в сепараторе

, (9)

где: – объемный расход жидкости.