
Самодуровское месторождение
.pdf57
2.4 Расчет отстойника
Технологический расчет
Отстойник стоит на УПСВ Тархановская. Отделение воды в сепараторе не осуществляется. С УПСВ выходит нефть с остаточной обводненностью 10%. Точный расчет отстойника с подачей эмульсии под водяную подушку [9].
Исходные данные:
Характеристика |
Значения |
|
|
|
|
|
|
||||||
1. |
Реальный расход эмульсии |
Q = 850 |
м |
3 |
/ сут |
|
|
||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2. |
Длина отстойника |
L = 19,8 |
м |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. |
Радиус отстойника |
RB |
|
= 1,5 |
м |
|
|
|
|
|
|
||
4. |
Высота водяной подушки |
h1 |
= 1,25 м |
|
|
|
|
|
|||||
5. |
Максимальный взлив |
h2 |
= 1м |
|
|
|
|
|
|
|
|||
6. |
Минимальный взлив |
h3 = 0,3 м |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
7. |
Объемная доля дисперсной фазы до отстоя |
Н |
|
= 0,8 |
|
|
|
|
|
|
|||
8. |
Объемная доля дисперсной фазы после отстоя |
К |
|
= 0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
9. |
Плотность дисперсной среды |
|
|
|
=1170кг / м |
3 |
|||||||
С |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
10. Плотность дисперсной фазы |
Ф = 898 кг / м |
3 |
|
||||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
11. Вязкость дисперсной среды |
|
|
|
|
=30,6 *10 |
−3 |
Па * с |
||||||
С |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Чертеж отстойника представлен на рисунке 2.1
РАСЧЕТ:
Расчет базируется на ряде следующих положений, качественно описывающих реальную картину гравитационного осаждения полидисперсной эмульсии в типа В/Н в стесненных условиях в двигающей жидкости.
Консорциум Н е д р а |
Самодуровское месторождение |
58
1.За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника концентрация дисперсной фазы изменяется как вдоль аппарата, так и по его высоте.
2.За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника ее вязкость изменяется как вдоль аппарата, так и по его высоте.
3. За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника ее линейная скорость изменяется как вдоль
аппарата, так и по его высоте.
Такой сложный характер поведения реальной эмульсии в аппарате неизбежно требует ряда упрощений:
Консорциум Н е д р а |
Самодуровское месторождение |
59
Консорциум Н е д р а |
Самодуровское месторождение |

60
Пренебрежем толщиной входного слоя, который образуется между нефтью и водяной подушкой.
Будем вести расчет, используя понятие ( |
d |
MIN |
). |
|
Будем считать время отстоя равным среднему времени движения эмульсии вдоль зоны отстоя.
Схема горизонтального отстойника L
h2
DЭ
Э
Водянаяподушка
h3
В
Н
h1
Зная Н и К , с помощью таблице удаляются в данном отстойнике.
2.1. определяют минимальный размер капель дисперсной фазы (
d
m
in |
), которые |
Таблица 2.1
Консорциум Н е д р а |
Самодуровское месторождение |

61
Усредненное распределение дисперсной фазы по d
d м *10 |
−6 |
|
|
|
|
3 |
4 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
0,05 |
0,15 |
0,2 |
0,18 |
0,15 |
0,08 |
0,05 |
0,03 |
0,03 |
0,02 |
0,02 |
200
0,04
Для этого, вычисляют |
|
как |
|
указанные в ячейках величины |
|
||
превышая) . |
|
|
|
разницу |
Н |
до тех пор
и В , двигаясь справа налево по нижней строке табл., суммируются пока найденное слагаемое не станет равным (или минимальным не
Консорциум Н е д р а |
Самодуровское месторождение |

Рассчитываются критерий Архимеда, заменял
d |
|
d |
r |
|
= (d на (d
m in
m in |
) |
|
) = 5 *10 |
−6 |
|
:
62
;
|
r = |
( |
д.ф |
− |
д.с |
) * |
д.с |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
д.с |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
r = |
(1170 −898) *898* (50 *10 |
|||||||||
|
|
(30,6 *10 |
−3 |
) |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
* d |
r |
||
|
|
|
|
−6 |
) |
3 |
|
|
|
|
3 |
* g |
|
|
|
|
|
|
; |
* 9.81 |
= 0,0847 |
|
|
|
При
Для
r 36, следовательно режим Ламинарный.
Ламинарных условий оседания:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Qн |
( |
д.ф − |
д.с ) * g * d m in |
* |
|
1 − ср |
|
|
|
|
|
|
|
( д.ф − д.с ) * g * d |
m in |
* |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
= |
|
|
|
|
|
*18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
+ |
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
д.с |
|
|
|
|
1 |
− (d |
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
д.с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
m in |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − |
ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
* S Н |
* |
|
|
вх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− h − h ) |
|
|
|
|
− h |
|
|
− 0,5( |
|
− |
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
1 − (d |
|
|
) |
2 |
|
(D |
0 |
|
(D |
в |
|
− h ) |
1 |
вх |
вых |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
1 − |
ср |
m in |
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
(1170 − 898) ∙ 9,81 ∙ (5 ∙ 10−6)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − 0,45 |
|
|
|
|
|
|
4,7 |
(1170 − 898) ∙ 9,81 ∙ (5 ∙ 10−6)2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
= { |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ |
[ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
] + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30,6 ∙ 10−3 |
∙ 18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 ∙ 30,6 ∙ 10−3 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − 0,575 ∙ √1 − (30 ∙ 10−6)2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − 0,45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,7 |
|
|
19,8 |
|
|
|
|
|
|
|
19,8 |
|
|
|
1 − 0,8 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ [ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
] ∙ |
|
|
|
|
} ∙ |
|
|
|
|
∙ 4,43 ∙ |
= |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3 − 1,25 − 1) |
(3,6 − 1,25 − 1) |
1 − 0,5(0,8 − 0,1) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − 0,45 ∙ √1 − (30 ∙ 10−6) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,00723 |
|
|
|
|
= 625 м3/сут |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
Консорциум Н е д р а |
Самодуровское месторождение |

где |
S н - часть аппарата занятого нефтью. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Для горизонтального отстойника: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Sн = R |
|
− R |
в |
|
− sin * cos |
− Rв |
|
|
|
|
− sin * cos |
|
; (2.10) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
180 |
180 |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
S |
|
= 3.14 *1.5 |
2 |
−1.5 |
2 |
|
8,41* 3,14 |
|
|
|
|
|
|
−1,5 |
2 |
80 * 3,14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 4,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
H |
|
|
|
180 |
− sin 8,41* cos8,41 |
|
|
|
− sin 80 * cos80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
Rв − h1 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rв |
|
|
; |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
1,5 −1,25 |
= 8,41 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
− h |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
в |
|
2 |
; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
1,5 − 0,28 |
= 80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
н |
− |
к |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
63
(2.11)
(2.12)
(2.13)
Консорциум Н е д р а |
Самодуровское месторождение |

64
|
|
= |
|
0,8 + 0,1 |
= 0,45 |
|
||
ср |
|
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
расч = 625 |
|
м3 |
|
< реал = 850 |
м3 |
|||
сут |
сут |
|||||||
|
|
|
Вывод по технологическому расчету:
Отстойник перегружен, поэтому, на УПСВ необходимо разместить, еще один отстойник.
Консорциум Н е д р а |
Самодуровское месторождение |

65
|
|
Механический расчет отстойника |
||
|
Расчет отстойника на прочность [10]. |
|
|
|
|
|
|
Исходные данные: |
|
|
|
|
|
|
Характеристика |
|
Значения |
|
|
1. |
Основной материал, применяемый в изделии |
|
Сталь 0,9Г2С-6 ГОСТ 5520-79 |
|
2. |
Гайки |
|
Сталь 25 ГОСТ 1050-88 |
|
3. |
Шпильки |
|
Сталь 35ГОСТ 10-50-88 |
|
4. |
Диаметр аппарата |
|
3000 мм |
|
5. |
Давление |
|
1 МПа |
|
6. |
Температура |
|
70 0С |
|
Расчет толщины стенки обечайки корпуса, работающей под внутренним давлением.
|
|
|
|
|
S |
|
= |
|
PD |
||
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
2 Э |
|
− Р |
|||
|
|
|
|
|
|
|
р |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S = S |
p |
+C |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где - допускаемое напряжение при t = 20 C, для стали 0,9Г2С |
|||||||||||
принимается равной |
=196МПа; |
|
|
|
|
|
|
||||
|
р - коэффициент прочности для продольного и кольцевого швов, |
||||||||||
|
|||||||||||
принимается равной |
ф |
р |
=1 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
С1 - прибавка к расчетной толщине для компенсации коррозии, |
|
||||||||||
принимается равной |
С1 |
= 2мм ; |
|
|
|
|
|
|
;
Консорциум Н е д р а |
Самодуровское месторождение |

С С Р
D
2 -прибавка к расчетной толщине на минусовой допуск по толщине листа, принимается равной
- сумма прибавок к расчетным толщинам стенок;
- расчетное давление, Р =1МПа; - внутренний диаметр корпуса, мм
С |
2 |
|
= 0,8мм
66
;
C = C1 + C2 ;
С = 2 + 0,8 = 2,8
|
|
|
3000 |
1 10 |
6 |
|
|
|
S |
|
= |
|
|
= 11,2мм |
|||
p |
196 1 −1 10 |
6 |
||||||
|
2 |
|
||||||
|
|
|
|
S = 2,8 +11,2 = 14мм
;
Принимается S = 16 мм.
Проверим условия применения формул:
S − C |
0,1 |
|
D |
||
|
||
16 − 2.8 |
0,1 |
|
3000 |
||
|
0.0044 < 0,1 - Условие прочности выполняется.
Допускаемое внутреннее избыточное давление:
Р = |
2 |
p |
(S −C) |
|
|
||
|
|
|
|
|
D + (S + C) |
;
Консорциум Н е д р а |
Самодуровское месторождение |