СБОРНИК ЗАДАН ПО СБОРУ И ПОДГОТОВКЕ НЕФТИ, ГАЗА И ВОДЫ НА ПРОМЫСЛАХ

Относительный диаметр

Суммарный относительный

объем капель воды в дисперсной

капель dt/dmax

Фазе, %

0,005

У скважины

Перед сепаратором

0,0002

0,0001

0,015

—

0,025

0,0010

0,0004

0,050

0,0086

0,0010

0,075

0,0200

—

0,1$5

0,1700

0,7900

0,250

2,2000

2,0000

1.0

100,0000

100,0000

0,067

После сепаратора

После насоса

0,0002

0,0003

0,200

1,16

3,90

0,330

5.48

9,50

0,670

34,32

20,72

1,0

100,00

100,00

=

\ -

V

l -

d

l

(6.62)

откуда

следует

полученное

ра­

нее

из

распределения в

задаче

6.4 уравнение (6.45).

не­

З а д а ч а

6.7. Рассчитать

обходимую

длину

зоны

отстоя

при

непрерывной

подаче

эмуль­

сии в отстойник, если ее обвод­

ненность

В =0,2,

распределение

частиц

по

размерам

представле­

0,Sdi/d,

но в задаче 6.4, высота слоя

max

эмульсии на входе 1,75 м, гори­

Рис. 6.6. Зависимость суммарного от­

зонтальная

составляющая

скоро­

носительного объема капель в дисперс­

сти

эмульсии

на

входе

шг=

ной фазе от их относительного диа­

= 10 м/ч, вязкость нефти ЗмПа-с,

метра.

1 — у

скважины; 2 — перед трапом; 3 —

плотность нефти 820 кг/м3, плот­

после

трапа; 4 — после дожимного насоса-

ность воды 1100 кг/м3.

Р е ш е н и е .

Необходимую длину зоны отстоя эмульсии опреде­

I < wri,

(6.53)

где I —длина зоны отстоя

эмульсии,

м; wr — горизонтальная

ско­

рость движения эмульсии на входе

в отстойник, м/с; т — время

пребывания эмульсии в отстойнике, с.

Время пребывания эмульсии в отстойнике может быть опреде­

лено как отношение

тi = h/w0д

(6.54)

где Л —высота слоя водонефтяной эмульсии

на входе в отстойник;

Wont —скорость стесненного

оседания

капель воды диаметром dr,

Т(—время оседания частиц диаметром

dt, т. е. время

прохождения

их через слой эмульсии высотой А.

(6.46)

получают

Подставляя (6.54) в (6.53) с учетом

/(• <; Л “У• 18 • t*c

(6.55)

d? • Др • 9,81

где |х0 — вязкость среды; dt — максимальный

диаметр

капель

воды,

Рв.

Рн — плотности воды и нефти соответственно, кг/м3; dmiX— мак­

симальный диаметр капель воды в эмульсии на входе в

отстойник,

м;

It —длина зоны отстоя капель воды диаметром более

dt, м.

Пусть dt =* 100 мкм, тогда

J < _______ 1,75 . 10 • 18 • 3 • 10~3_______ 1— 0.2

1^1 — (2 0 0

)

3600 • (100 • 10- 6 )2 • (1100 — 820) • 9,81 L

1 — 0,2

яз 11,2 м.

B t-,

100 = 3,2%.

W0i

dl (рд — Рс)

В>

18^0

то пропускная способность отстойника будет

О =

lSa

dH pB ~ p9?g

F(B

В

т)

(6.64)

Чж

2R — А

18(ан

г (В,

В выХ),

где F (В,

5ВЫх) — функция обводненности на входе и выходе из от­

стойника

F(B,

5ВЫх) -

1- В .

(6.65)

Т = Щ 2 + Т ^ }

рв, Рн — плотность

воды и

нефти

в отстойнике

соответственно*

кг/м3; I — длина зоны отстоя, м; 5Н— площадь поперечного сечения

отстойника, занятая эмульсией

на

входе в зону

отстоя, м2; R —

потоком нефти,

м; В,

Ввих — обводненность эмульсии

на входе

в зону отстоя и выходе из нее;

rfmax — максимальный

размер ка­

пель воДы в эмульсии на входе в зону отстоя, м.

Из (6.44) следует, что

= 1

1 -В ()2

В2(1 -В ,)2

(6.66)

1В - В в)2

= 1

В* (1—ввых¥

где dB— максимальный

диаметр

капель, выносимый из отстойника

с потоком

нефти.

dt и

максимальным диаметром капли,

выносимым

Связь

между

из отстойника можно установить

следующим образом.

уходит последняя капля

di,

которая

являлась для остающихся

капель максимальной,

поэтому

обводненность слоя эмульсии с кап­

лями dB может

быть,

по

аналогии с

(6.66), представлена в виде

j

(В 1 — Ввых) 2

(6.67)

QIK

I S я

^max (Р«

PH) S c / 0

Ввых)*

(6.68)

w = h ------Щ ,------F{B'

где

В (В,

(1 5) (1 — В(У'7 Г1

(6.69)

~ 1 - 0 . 5

( B —

Bt ) у

S (l-B i)2J

Необходимо отметить, что доля воды в потоке нефти на выходе

из отстойника

является функцией

высоты

водяной

подушки, про­

пускной способности

отстойника и

его

конструктивных

параметров.

Как правило, в дренажной воде со­

держится примесь нефти,

количест­

во которой также является функ­

цией перечисленных выше парамет­

ров. Поэтому

расчет

пропускной

способности

отстойника

по

(6.68)

достаточно приближенный.

З а д а ч а

6.8. Исследовать вли­

яние высоты слоя водяной подушки

на пропускную способность булита-

Рис. 6.7. Схема поперечного

сече­

отстойника.

Пусть

высота

слоя

ния булита-отстойника с водяной по­

Ре ше ние .

душкой

высоты h

водяной подушки равна h

(рис. 6.7).

В соответствии с (6.68)

для расчета

(эмульсией).

5„ = 0,5*R2+

Sc,

(6.70)

где R — радиус

булита-отстойника; Sc — часть

площади сечения

площади

круга

dSc = 2ydx = 2 V ^ 2 —x2dx.

Следовательно,

Для

вычисления

интеграла положим и = Y R2—*2! dv — dx.

Тогда

xdx

du = —

V = X.

2 £ V R2—x2dx = х У R2—хг + R2arcsin

+ С,

т. е.

Я-Л

* R —h

S 0 = 2 R{ V R 2 — x2d x = x V R 2 — x2

+

R2arcsin ■§■

О

О

= (R — h) V h (2R—h) -f R2arcsin ^=^-.

(6.71)

SH=

±*R2 + (R - h ) У h (2R — h) + R2arcsin

(6.72)

2R'l h

= R ( 2=1 l°,5ic + 0 — e) Ke (2 — e) +

arcsin (1 — e)] |,

(6.73)

F (в) =

f0’5ic + О — е)

(2 — в) + arcsin (1 — е)].

(6.74)

Найдем производную от F (в)

по е,

которая

после преобразований

будет равна

F'(e) =

_1_

0,5ir + (I — е)2 (2 — е)

(2-е)г{

/е (2 -е ) "Г

+ arcsin (1 — е) — У г (2 — е) —

2 — е

|

(6.75)

У 1 — (1 — е)2 Г

Производная F' (е) равна нулю,

если

0,5и

arcsin (1 — е) =

У г (2 — е) +

~*)_1

или

0,5те +

arcsin (1 — е) =

(3 — е) У е (2 — е).

(6.76)