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

нефти Садового месторождения

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
26.05.2024
Размер:
1.95 Mб
Скачать

консорциум 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)