Решение примера

Для выбора сепаратора необходимо рассчитать его нагрузку по газу, которую можно определить по методике ступенчатого разгазирования нефти [1].

Количество газа, выделяющееся из каждой тонны нефти в сепа­раторе, приведенное к нормальным условиям, может быть рас­считано по формуле

G = Г_T R [D₁ (1 + R) — 1], (10)

где Г_Т — газонасыщенность пластовой нефти, м³/т, объем газа при­веден к нормальным условиям;

, (11)

p_S20 — давление насыщения нефти при 20°С, МПа;

, (12)

,

— плотность дегазированной нефти при 20°С и атмосферном дав­лении, кг/м³; — относительная (по воздуху) плотность газа однократного разгазирования нефти.

Рассчитывают вспомогательные коэффициенты

,

,

- плотность воздуха при 20 °С;

.

Зная вспомогательные коэффициенты, находят количество газа, выделяющееся из каждой тонны нефти при условиях в газонефтяном сепараторе:

G = Г_T R [D₁ (1 + R) — 1]=92 (—0,68) [(—0,37) (1 —0,68) — 1] = 69,97 м³/т.

Суточный дебит всех скважин

Q_н = q_н ^. N_скв = 44 ^. 50 = 2200 т/сут,

или Q_н^v = Q_н./ρ = 2200/0,86 = 2558 м³/сут.

Количество газа, поступающего в сепаратор в свободном состоянии вместе с нефтью

.

Плотность газа при температуре и давлении в сепараторе

.

С учетом формул (6), (7) и условия (1) при (при d_ч не более 80 мкм по формуле Стокса) определяется внутренний расчетный диаметр вертикального гравитационного сепаратора

при d_ч = 50 мкм

;

.

=0,12 м/с

=2,12 м

при d_ч= 65 мкм

=0,2 м/с

=1,64 м

при d_ч= 80 мкм

=0,3 м/с

=1,34 м

С учетом формул (6), (7) и условия (1) при (при d_ч , равном 300-800 мкм по формуле Аллена) определяется внутренний расчетный диаметр вертикального гравитационного сепаратора

- кинематическая вязкость

при d_ч = 305 мкм

;

.

=0,80м/с

=0,82 м

при d_ч = 350 мкм

=0,93м/с

=0,76 м

при d_ч = 410 мкм

=1,12м/с

=0,69 м

Строим график изменения от d_ч (рис. 1).

Рисунок 1. График изменения от d_ч .

По данному графику определяем при d_ч=100 мкм, = 0,4 м/с.

Определяется внутренний расчетный диаметр вертикального гравитационного сепаратора

Выбирается ближайший больший стандартный размер (диаметр) сепаратора (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика вертикальных сепараторов

Условный диаметр сепаратора, м	Рабочее давление (максимальное), МПа	Максимальная пропускная способность по газу, тыс. м3/сут	Высота корпуса, м
0,4	1,6	80,0	3,525
0,6	0,6	100,0	3,630
	1,6	180,0	3,630
0,8	0,6	175,0	3,710
	1,6	320,0	3,720
1,0	0,6	275,0	3,810
	1,6	500,0	3,820
1,2	0,6	400,0	3,900
1,2	1,6	730,0	3,920
1,4	0,6	540,0	4,000
1,6	0,6	720,0	4,110

Подходит сепаратор: D = 1,2 м; Р = 0,6 МПа; Н = 3,9 м; Q_го = 400000 м³/сут.

Определяется расчетный диаметр горизонтального гравитационного сепаратора

.

где L – длина сепаратора – расстояние между входным и выходным патрубками сепаратора, м (можно принять L = 3 м).

Выбирается стандартный диаметр сепаратора (табл. 2).

Таблица 2

Характеристика сепараторов типа НГС

Сепарационная установка	Максимальное рабочее давление, МПа	Диаметр сепаратора, м	Пропускная способность (максимальная)
			по газу, тыс. м3/сут.	по жидкости, м3/сут
НГС 6-1400	0,6	1,4	150,0	2000,0
НГС 16-1400	1,6	1,4	260,0	2000,0
НГС 6-1600	0,6	1,6	340,0	5000,0
НГС 16-1600	1,6	1,6	590,0	5000,0
НГС 6-2200	0,6	2,2	600,0	10000,0
НГС 16-2200	1,6	2,2	1000,0	10000,0
НГС 6-2600	0,6	2,6	1000,0	20000,0
НГС 16-2600	1,6	2,6	1800,0	20000,0
НГС 6-3000	0,6	3,0	1500,0	30000,0
НГС 16-3000	1,6	3,0	2700,0	30000,0

Подходит сепаратор: D = 1,4 м; Р = 1,6 МПа; L = 3,0 м; Q_го = 260000 м³/сут.;

Q_ж = 2000 м³/сут.

По результатам расчета на пропускную способность по газу выбирается сепаратор с меньшими габаритами – вертикальный.

Определяется пропускная способность выбранного сепаратора на пропускную способность по жидкости

, м³/сут, (13)

где F – площадь зеркала (поверхность раздела газовой и жидкой фаз) в сепараторе.

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

;

Пропускная способность сепаратора по жидкости, полученная по (13), оказалась меньше общего количества нефти, получаемой из скважин (по заданным условиям задачи). Определим размер (диаметр) газовых пузырьков, при котором выполняется условие

,

приняв пропускную способность сепаратора равной заданному количеству нефти.

Отсюда .