книги из ГПНТБ / Юрчук, А. М. Расчеты в добыче нефти учеб. пособие

Спуск и подъем гидробура производятся напрямую (без талевой оснастки), а потому натяжение каната Р будет равно весу поднима­ емого груза Q, а скорость навивки каната будет равна скорости подъема гидробура.

Вес груза

110

где п — частота вращения барабана (берется из табл. 29 в зависи­ мости от скорости подъемника).

Время на спуск гидробура

где ѵ'ср и ѵ"ср — соответственно скорости спуска и подъема гидробура.

Для очистки песчаной пробки мощностью h потребуется число рейсов гидробура

5. Расчет нагрузки на крюк, оснастки талевой системы и рационального использования мощности подъемника [10]

Максимально допускаемый груз на крюке Q может быть определен из формулы мощности двигателя подъемника:

где п — частота вращения барабана лебедки в минуту (см. табл. 29); к — число струн оснастки талевого каната; £>макс — максимальный диаметр навивки каната на барабан лебедки (в конце подъема очеред­ ного колена труб), который определяется в зависимости от числа рядов навивки каната на барабан (считая и первый ряд, постоянно находящийся на барабане)

111

Необходимое число струн оснастки талевого каната к можно

Число струи оснастки талевой системы может быть также опре­ делено по величине усилия, развиваемого подъемником на I ско­

где Q — вес груза на крюке в кгс; Рх — тяговое усилие подъемника на I скорости в кгс; г]т — к. п. д. талевой системы.

Рациональное использование мощности подъемника и ускорение процесса подъемных работ достигаются правильной оснасткой тале­ вой системы и использованием всех скоростей подъемника.

Оснастка должна быть произведена так, чтобы при наибольшей нагрузке на крюк работа могла быть выполнена при минимальном числе струн талевого каната на самой низкой (первой) скорости подъемника. Дальнейшее увеличение скорости подъема по мере уменьшения веса поднимаемого груза производится путем пере­ ключения подъемника на высшие скорости и в отдельных случаях путем переоснастки талевого каната.

Расчет рационального использования скоростей подъемника со­ стоит в определении числа колеи труб, которые следует поднимать на каждой скорости. Так, четырехскоростным подъемником можно

q — вес 1 м поднимаемых труб с муфтами в кгс; I — средняя длина одной трубы в м; (?д — вес подвижной части талевой системы в кгс; /сит]т имеют указанные выше значения; пѵ пп , пш и піѵ — частота вращения барабана лебедки на разных скоростях.

Для рационального использования всех скоростей подъемника необходимо переходить на пониженные скорости подъема лишь после достижения максимально допустимых нагрузок при более высоких скоростях. Исходя из этого, подъем труб надо производить

112

следующим образом: на I скорости z — z2 колен (где z — общее число колен в колонне); на II скорости z2 — zs колен; на III ско­ рости z3 — z,j колен; на IV скорости — z4 колен.

XII. СБОР II ТРАНСПОРТ НЕФТИ II ГАЗА НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПО ДОБЫЧЕ НЕФТИ

1. Расчет вертикальных гравитационных сепараторов [44]

Для отделения от нефти попутного газа широко применяются

в основном от расхода газа и определяется из следующей формулы:

где F — площадь сечения сепаратора в см2; т = 0,8 -т- 0,9 — коэф­ фициент использования площади сепаратора, определяемый опытным

в см2/с; d — расчетный диаметр частицы нефти в см; рг и рн — плот­ ность газа и нефти при давлении и температуре в сепараторе;

где ѵ„ — коэффициент кинематической вязкости газа при нормаль­

По площади сепаратора находят его диаметр:

Приближенно диаметр сепаратора можно определить по средней скорости газа в зависимости от давления в сепараторе:

где р — избыточное давление в сепараторе в кгс/см2; R — радиус цилиндрической части в см; К = 3,5 — коэффициент запаса проч­

сварного шва, который принимают равным 0,85 при подварке стыко­ вых швов с внутренней стороны и 0,65 — без этой подварки; і?д — радиус сферы днища в см; с = 0,04 см — запас на коррозию металла.

2. Расчет гидроциклонных газосепараторов 1

Для расчета примем трехсекционный гидроциклонный сепаратор ЗГСС-З-1400 (рис. 35), который состоит из трех однотонных гидро-

1 А. И. Г у ж о в , В. Г. Т и т о в , В. И. Б е л е н к о . Результаты опытно-промышленного испытания гидроциклонных сепараторов на промыслах Грознефти. «Газовое дело», 1968, № 7, с. 20—25.

114

циклонов и технологической емкости, разделенной сферическими перегородками на три самостоятельные секции и представляющей собой горизонтальный гравитационный сепаратор. В верхней части технологической емкости находится кассета, состоящая из наклон­ ных полок и двух распределительных решеток. Решетка 1 способ­ ствует равномерному распределению газа по всему сечению аппа­ рата, решетка 2 обеспечивает равномерный отвод газа из аппарата. Наклонные полки 3 ж 5 служат для равномерного распределения газа по всему сечению аппарата и для уменьшения ценообразования, а полка 4 является пеноотбойником.

Пропускная способность по газу одного гидроциклона

< ? г = ( < ? п р - С А ) - Й - м 3 /су т ’ ( Х И . 9)

где @пр — приведенный объем нефте-газовой смеси, который может пропустить одноточный гидроциклои, в м3/сут; QH— количество дегазированной жидкости, поступающей в одноточный гидроциклои, в м3/сут; Ъп — объемный коэффициент нефти для условий сепара­ тора; р и Т — давление и температура сепарации; р 0, Т 0 — атмо­ сферное давление и температура воздуха; z = 0,8—0,9 — коэффи­ циент сжимаемости газа.

Рис. 35. Трехсекциониый гидроциклонный сепаратор ЗГСС-З-1400

Суммарная пропускная способность по газу всех гидроциклонов

2 & = <?,*, (хило)

где п — число гидроциклонов.

Пропускная способность по газу технологической емкости

<? = 86 40(Mty.p м3/сут. (XII.11)

где F — площадь газовой части сепаратора (определяется по фронту первой распределительной решетки); г>ср — средняя скорость дви­ жения потока газа в сепараторе (выбирается в зависимости от давле­ ния по графику рис. 34).

Если расчет покажет, что пропускная способность по газу тех­

(Г» - Г» » т ^ г ■ЬИ

где Гф — потенциальный газовый фактор в м3/м3; Гр — остаточный газовый фактор (количество растворенного в нефти газа, которое определяется по анализу проб нефти, выходящей из сепаратора).

Размеры технологической емкости гидроциклопного сепаратора зависят от его производительности по жидкости, величины газового фактора, диаметра гидроциклонов, времени отстоя нефти и наличия пульсации нефтегазового потока.

Для гидроциклонов диаметром 200 мм рекомендуется технологи­ ческая емкость диаметром 1400 мм, а для гидроциклонов диаметром 250 мм — емкость диаметром 1600 мм.

Время отстоя нефти, необходимое для удаления из нее газа, зависит от скорости движения смеси и высоты столба жидкости. Если нефть непенящаяся, то достаточно времени отстоя 1—3 мин, а для пенящейся нефти 5—20 мин. При совместном сборе и транс­ порте нефти и газа, если не имеется приспособлений для сглажи­ вания пульсаций и неравномерности потока, размеры гидроциклон­ ного сепаратора по диаметру берутся больше.

Оптимальная скорость ввода нефте-газовой смеси в гидроциклон

ввода нефте-газовой смеси требуется изменить входное сечение гидроциклона, что делается при помощи сменных насадок, которые вставляются в тангенциальный ввод гидроциклона.

3. Расчет отстойников [44]

Для вертикальных отстойников необходимая площадь опреде­ лится по формуле, аналогичной применяемой для расчета вертикаль­ ных сепараторов:174

116

— 0,8); d — диаметр расчетной частицы воды или песка, подлежащей

где т) = 0,5—0,6 — коэффициент использования объема отстойника Лобкова; остальные величины имеют те же значения, что и в преды­ дущей формуле.

Длина отстойника I в мм определяется по формуле

l = h (XII.17)

где h — высота отстойника в мм; ѵ — скорость движения жидкости в м/с; и — скорость осаждения твердых частиц в м/с.

4. Расчет нефтеловушки [26]

Наибольшее применение имеют нефтеловушки А. М. Лобкова (рис. 36), имеющие две сепарационные 1, две водяные 2 и одну сбор­

в см2/с; d — диаметр выпадающей или всплывающей частицы в мм; г] — коэффициент использования площади сепарации; рч — плот­ ность отделяемой частицы; рс — плотность среды.

Эта формула пригодна для частиц диаметром 0,2—0,6 мм и для отделения нефти в чистой воде. В мутной воде скорость всплывания или выпадения частиц снижается.

117

Согласно лабораторным данным, коэффициент снижения скорости отделения нефтяных частиц в мутной воде

Существенное значение при конструировании нефтеловушек имеет фактор турбулентности движения. Рекомендуемые числа Рейнольдса

средняя скорость движения воды в ловушке в см/с; q — расход воды в см3/с; V — кинематическая вязкость воды в см2/с.

Не&гль.

При расчете нефтеловушек надо принимать такую скорость дви­ жения воды в ловушке, при которой получается наименьшее число Рейнольдса и улучшаются условия сепарации.

Обозначая длину сепарационных камер нефтеловушки через L в м, а ширину одной сепарационной камеры через В в м (одновре­ менно работают обе сепарационные камеры) и принимая отношение

L;

=к, находим размеры сепарационных камер в плане:

118

где F — общая площадь сепарации, которая находится по приведен­ ной выше формуле; 2 — число сепарационных камер.

Ио так как L = кВ, то

5. Расчет напорных нефтепроводов [44]

Расчет напорного нефтепровода сводится к определению его диаметра, необходимого давления и мощности двигателя.

Площадь сечения нефтепровода

где Q — производительность нефтепровода в т/сут; р — плотность нефти в т/м3; t — суточная продолжительность перекачки в ч; ѵср — средняя скорость движения нефти в трубе в зависимости от вязкости ее в см2/с (табл. 30).

Т а б л и ц а 30

Оптимальные средние скорости двшкенпя жидкости в зависимости от вязкости

Принимают ближайший больший диаметр по ГОСТ.

Для принятого диаметра средняя скорость движения нефти будет

Ucp= 3600pПГ м/с‘ (XII.26)

Далее находят параметр Рейнольдса и режим движения нефти:

119