
нефти Садового месторождения
.pdfконсорциум н е д р а
40
9.Плотность дисперсной фазы, ρф=1160 кг/м3;
10.Плотность дисперсной среды, ρс=842 кг/м3;
11.Вязкость дисперсной среды, μс=8,2·10-3 Па·с.
Результаты расчета.
Расчет базируется на ряде следующих положений, качественно описывающих реальную картину гравитационного осаждения полидисперсной эмульсии в типа В/Н в стесненных условиях в двигающей жидкости.
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:
1.Пренебрежем толщиной входного слоя, который образуется между нефтью и водяной подушкой.
2.Будем вести расчет, используя понятие ( d MIN ).
3.Будем считать время отстоя равным среднему времени движения эмульсии вдоль зоны отстоя.
Схема горизонтального отстойника

консорциум н е д р а
41
L
h |
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
D |
Э |
Э
Водянаяподушка
h |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В
Н
h1
Зная
|
Н |
|
и |
|
|
К
Рис.7.1
, с помощью таблице 6 определяют минимальный размер капель
дисперсной фазы (
d |
m in |
|
), которые
удаляются в данном отстойнике.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 7.1 |
|
|
|
|
|
Усредненное распределение дисперсной фазы по d |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d м 10 |
−6 |
3 |
4 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
|
200 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,05 |
0,15 |
0,2 |
0,18 |
0,15 |
0,08 |
0,05 |
0,03 |
0,03 |
0,02 |
0,02 |
|
0,04 |

консорциум н е д р а
42
Для этого, вычисляют |
|
|
как разницу |
|
Н |
и |
|
В |
, двигаясь справа налево по нижней строке табл., суммируются |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
указанные в ячейках величины |
|
|
до тех пор пока найденное слагаемое не станет равным (или минимальным не |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
превышая) |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d = (d |
|
|
|
) = 5 *10 |
−6 |
, |
(7.1) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m in |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Рассчитываются критерий Архимеда, заменял |
d |
r |
на |
(d |
m in |
) |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
− |
|
|
) * |
|
* d |
|
3 |
* g |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r = |
д.ф |
д.с |
д.с |
r |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
, |
(7.2) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д.с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
(1160 − 842) * 842 * (5 *10 |
−6 |
) |
3 |
* 9.81 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
r = |
|
|
= 2,44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
(8,2 *10 |
−3 |
) |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При
Для
r 36
, следовательно режим Ламинарный.
Ламинарных условий оседания:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Qн |
( |
д.ф − |
д.с ) * g * dm 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 |
|
* |
|
вх |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− h |
− h ) |
|
|
− h |
|
|
Н |
− 0,5( |
|
− |
|
|
) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 − (d |
|
|
) |
2 |
|
(D |
0 |
|
(D |
в |
− h ) |
|
|
1 |
вх |
вых |
|||||||||||||||||||
|
|
|
1 − |
ср |
m in |
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Q |
|
= 0,749 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
í |
м /сек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Sн - часть аппарата занятого нефтью.
Для горизонтального отстойника:
(7.3)

консорциум н е д р а
|
|
|
|
|
S |
|
= R |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
− R |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
н |
|
− R |
в |
|
|
− sin * cos |
|
|
− sin * cos |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
180 |
|
|
|
|
|
|
в |
180 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
1,23* 3,14 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
0,55 * 3,14 |
|
|
|
|
|
|
|
= 5,5 где |
|
||||
SH = 3.14 *1,2 |
|
−1.2 |
|
|
|
|
|
|
− sin1,23* cos1,23 |
−1,2 |
|
|
|
− sin 0,55 * cos0,55 |
|
||||||||||||
|
|
180 |
|
|
|
180 |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
− h |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
|
в |
|
1 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
1,2 − 0,8 |
=1,23 |
|
1,2 |
|||
|
|
|
R |
− h |
|
= arccos |
в |
2 |
|
|
R |
|
|
|
|
, |
|
|
|
в |
|
|
|
|
= arccos |
1,2 − 0,18 |
= 0,55 |
|
1,2 |
|||
|
|
ср = н − к
2
,
|
= |
0,8 − 0,02 |
= 0,39 |
|
|||
|
ср |
2 |
|
|
|
|
43
(7.4)
(7.5)
(7.6)
(7.7)
Вывод по технологическому расчету:
Так как реальный объем эмульсии проходящей через отстойник меньше, чем его пропускная способность,
следовательно, аппарат справляется. Дополнительного оборудования для отстоя нефти не требуется.

консорциум н е д р а
8. Механический расчет отстойника.
Исходные данные для расчета отстойника 1-200-2U
1.Основной материал, применяемый в изделии, Сталь 0,9Г2С-6 ГОСТ 5520-79;
2.Гайки, Сталь 25 ГОСТ 1050-88;
3.Шпильки Сталь 35 ГОСТ 1050-88;
4.Диаметр аппарата, 3400 мм;
5.Давление, 1 МПа;
6.Температура, 70 0С.
Расчет толщины стенки обечайки корпуса, работающего 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 |
; |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С |
|
- прибавка к расчетной толщине для компенсации коррозии, принимается равной |
С |
|
= 2мм |
; |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С |
2 |
-прибавка к расчетной толщине на минусовой допуск по толщине листа, принимается равной |
С |
2 |
= 0,8мм |
; |
||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
44
(8.1)
(8.2)

консорциум н е д р а
С - сумма прибавок к расчетным толщинам стенок;
Р |
- расчетное давление, |
Р =1МПа |
; |
|
|||
|
|
||
D |
|
|
|
- внутренний диаметр корпуса, мм
C = C |
+ C |
|
; |
1 |
|
2 |
|
|
|
С = 2 + 0,8 = 2,8 |
|
|
|
||
|
3400 *1*10 |
6 |
|
|
|
S p = |
|
|
= 9,0мм ; |
||
2 *196 *1 |
−1*10 |
6 |
|||
|
|
|
|||
S = 2,8 + 9,0 = 11,8мм |
|
Принимается S = 16 мм.
Проверим условия применения формул:
S − C 0,1
D
16 − 2.8 |
0,1 |
|
3400 |
||
|
0.0039 < 0,1 - условие прочности выполняется.
Допускаемое внутреннее избыточное давление:
Р = |
2 |
p |
* (S − C) |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
D + (S + C) |
; |
||
|
|
|
|
45
(8.3)
(8.4)
(8.5)

консорциум н е д р а
P = |
2 196*106 *1(16 − 2.8) |
= 1.53МПа |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
3400 + (16 − 2.8) |
|
|
|
|
|
|
||||
Т.к |
Р P |
, т.е 1<1.53, то условие прочности обечайки по внутреннему давлению – выполняется. |
||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Расчет толщины стенки эллиптического днища, работающего под внутренним давлением. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S1 p = |
P * D |
, |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
− 0.5 * P |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
= S |
+ C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1p |
1 |
|
C = C |
+ C |
2 |
+ C |
3 |
= 2 + 0,8 + 3 = 5,8мм |
|
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
1*10 |
6 |
* 3400 |
|
|
|
|
|
|
||
S |
|
= |
|
|
|
= 9.0мм |
|
|
|
|
||||
1 р |
2 *1*196 − 0.5 *1*10 |
6 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S = 9.0+5.8 = 14,8 мм.
Принимаем S1=18 мм.
Проверим условие применения формул:
0,2 |
H |
0,5 |
|
D |
|||
|
|
0.002 S1 − C 0,1
D
0,2 |
850 |
|
0,5 ; |
0,2 0,25 0,5 |
3400 |
|
|||
|
|
|
46
(8.6)
(8.7)
(8.8)
(8.9)

консорциум н е д р а
H = 0.25* D = 0.25*3400 = 850мм
0,002 |
S |
1 |
− C |
0,1 |
|
|
|||
|
|
D |
||
|
|
|
|
0,002 0,0036 0.1 |
-Условие выполняется. |
Расчет необходимости укрепления отверстий в обечайки
Расчет ведется для штуцера n |
( Д |
у 450) |
и В |
( Д |
у |
200) |
. |
|||
|
|
|
|
|
||||||
D |
у |
− Д − |
для цилиндрических обечаек. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетный диаметр одиночного отверстия не требующего дополнительного укрепления.
Люк |
Д 450 |
|
у |
||
|
|
|
|
d |
|
= 2( |
S − C |
− 0,8) |
Д |
|
(S |
− C) |
|||
|
|
|
0 |
|
S |
|
р |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
0 |
= 111,4мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетный диаметр отверстия: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
d |
p |
= d + 2C |
S |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
d |
p |
= 455.6мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
114,4 455,6 |
- Условие не выполняется, поэтому рассчитываем укрепление отверстия. |
|
||||||||||||
|
|
|
|
47
(8.10)
(8.11)
(8.12)

консорциум н е д р а
Условие укрепления одиночных отверстий:
L |
= (S − S |
1p |
1p |
Расчетные длины штуцеров:
−C |
)x |
+ l |
2 p |
S |
2 |
x |
2 |
+ l |
3 p |
(S |
3 |
− S |
p |
S |
1 |
|
|
|
|
|
|
+ C |
)x |
+ l |
p |
(S − S |
p |
S1 |
3 |
|
|
−C) 0,5(d |
p |
|
− d |
0 p |
)S |
p |
|
|
48
(8.13)
l |
= min 150;1,25 |
(450 + 2*2.8)(10 − 2,8) |
|
1p |
|
|
|
|
l |
= min 150;71,6 |
|
|
1p |
|
|
|
l |
= 71,6мм. |
|
|
1p |
|
|
l |
= min l |
;1,25 |
(d + 2C )(S |
− C |
S |
) |
|
1p |
1 |
|
1 |
1 |
|
|
(8.14)
(8.15)
Расчетная толщина стенки штуцера:
S |
|
= |
P(d + 2C ) |
|
|
|
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
1 p |
|
2 |
− p |
|
|
|
|
; |
||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
S |
=1,81мм; |
1p |
|
(8.16)
Расчетная ширина накладного кольца:
l |
2 p |
= min l |
2 |
; |
(D |
p |
(S |
2 |
+ S + C)) |
|
|
|
|
|
|
l |
2 p |
min 200; |
(3400(12 +16 + 2.8)) |
|
|
|
|
l |
2 p |
= min 200;274 |
|
|
|
|
|
l |
2 p |
= 200мм. |
|
|
|
|
(8.17)
S2 p12мм - толщина кольца.

консорциум н е д р а
Расчетная толщина зоны укрепления в окрестности штуцера.
l |
p |
= |
0 |
|
|
Ширина зоны укрепления в обечайки.
|
0 |
= |
D |
(S − C) |
; |
|
|
p |
|
||
|
|
|
|
l |
p |
= |
0 |
=198,9мм |
|
|
|
Определяем расчетный диаметр:
d |
0 |
= 0,4 D |
(S − C) |
; |
|
p |
|
||
|
|
|
l |
p |
= min 8;0,5 |
(d + 2C )(S |
3 |
+C −C |
S1 |
) |
||
|
|
|
|
3 |
3 |
|
|||
|
|
l |
3 p |
= min 8;25,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
3 p |
= 8мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
71,6(16 −1,86 − 2,8)*1+ 200*12*1+ 8(10 − 2,8 − 2)*1+198,9(16 −12,2 − 2,8)0,5(455,6 − 79,5)*12,2
Условие выполняются.
Допустимое внутреннее избыточное давление:
P = |
2K |
(S − C) |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
p |
+ (S − C)V |
; |
|
|
|
||
|
|
|
|
49
(8.18)
(8.19)
(8.20)
(8.21)