Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Самодуровское месторождение

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
26.05.2024
Размер:
2.66 Mб
Скачать

57

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