Козловского месторождения
.pdf
131
l |
р |
= L =195,14мм |
|
0 |
Расчетный диаметр:
d |
0 р |
= 0,4 |
D |
р |
(s − c) |
|
|
|
|
(8.45)
d |
0 р |
= 0,4 |
3400 (14 − 2,8) = 78,05мм |
|
|
|
Найдем коэффициент понижения прочности по формуле:
|
|
l |
(s |
− c |
) |
|
1 |
+ l |
2 р |
s |
2 |
|
2 |
+ l |
3 р |
|
(s |
3 |
− c |
s |
− c |
s1 |
) |
3 |
|
||||||
|
1 + |
1 р |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l р (s − c) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
V = min 1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d р |
− d0 р |
|
|
|
|
|
|
d + 2cs |
|
|
|
l1 р |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
1 + 0,5 |
+ K |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
l |
|
|
D |
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
1 |
|
|
р |
|
|
|
|
(8.46)
|
1 + |
28,06 (8 − 2) 1 + 0 0 0 + 0 (0 − 2 − 0) 1 |
|
|
|||||||
|
|
195,14 (14 − 2,8) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1 |
|||
V = min 1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1,05 |
|
|
|
|
84 − 78,05 |
|
80 + 2 2 |
|
1 |
|
28,06 |
|
|
|
1 + 0,5 |
+1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
195,14 |
|
3400 |
|
1 |
|
195,14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетное внутреннее избыточное давление определим по формуле:
p |
|
= |
2 K |
1 |
(s − c) |
|
V |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
D |
|
+ (s − c) V |
|
|
|
|
|
Р |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
p р |
= |
2 1 (10 − 2,8) 1 184 |
|
3400 + (14 − 2,8) 1 |
|||
|
|
(8.47)
1 = 1,2МПа
Консорциум н е д р а
132
Отверстие считается одиночным, если ближайшее к нему отверстие Б2 не оказывает на него влияния, т.е.
расстояние между наружными поверхностями соответствующих штуцеров удовлетворяет условию:
|
|
|
|
b |
D |
(s − c) + |
D (s − c) |
, |
|
(8.48) |
||
|
|
|
|
|
р |
|
р |
|
|
|||
где |
D |
и |
D |
– расчетные внутренние диаметры укрепляемых элементов, т.е. в данном случае внутренний диаметр |
||||||||
р |
р |
|||||||||||
обечайки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
3400 (14 − 2,8)+ |
3400 (14 − 2,8) = 390,28мм |
|||
817мм>390,28мм – условие выполняется. Следовательно дальнейших расчетов укреплений не требуется.
Допускаемое давление p р =1,2МПа > 1МПа. Условие прочности и устойчивости выполнено.
Площадь, необходимая для укрепления отверстия рассчитывается по формуле:
A = 0,5 (d |
р |
− d |
0 р |
) s |
р |
(8.49) |
|||
r |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
A |
= 0,5 (84 − 78,05) 9,26 = 0,27 10 |
−4 |
м |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
Располагаемая площадь укрепления отверстия рассчитывается по формуле:
Aa = l1р (s1 − s1р −cs ) 1 +l2 р s2 2 +l3 р (s3 −cs −cs1 ) 3 +lр (s − sр −c) |
(8.50) |
Aa
=
−3 |
м |
2 |
28,06 (8 −0,22 −2) 1+0 0 0 +0 (0 −2 −0) 1+195,14 (14 −9,26 −2,8)= 0,53 10 |
|
0,50,27·10-4м2<0,53·10-3м2 – условие
прочности выполнено.
Консорциум н е д р а
133
9. Технологический расчет сепаратора
В соответствии с техническим заданием рассчитан нефтесепаратор первой ступени сепарации (Е-7) объемом 100 м3,
установленного на УПСВ «Козловская».
Таблица 9.1
Исходные данные для расчёта
|
Реальный расход жидкости |
|
|
|
QЖ, м3/сут |
|
1516,5 |
|
|
||||||
|
Рабочее давление |
|
|
|
|
Рраб, МПа |
|
0,4 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочая температура |
|
|
|
|
Траб, 0С |
|
20 |
|
|
|||||
|
Обводненность продукции |
|
|
|
φв, д.е. |
|
0,795 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плотность нефти |
|
|
|
|
ρн, кг/м3 |
|
870 |
|
|
|||||
|
Вязкость нефти |
|
|
|
|
μн , мПа×сек |
|
9,85 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 9.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объемный состав газа однократного разгазирования нефти |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
yi0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
СО2 |
N2 |
СН4 |
С2Н6 |
С3Н8 |
i-С4Н10 |
н-С4Н10 |
i-С5Н12 |
н-С5Н12 |
|
||||||
0,00064 |
0,00039 |
0,024 |
0,038 |
0,074 |
0,016 |
|
0,056 |
|
0,016 |
|
0,056 |
|
|
||
Схема горизонтального сепаратора
Консорциум н е д р а
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Консорциум н е д р а
134
Рис. 9.1
Расчет сепаратора
Задаемся первым давлением схождения, которое для нефтегазовых систем должен быть не менее 35,0 Мпа [11].
Выбираем величину 68.95 МПа, рекомендуемую в методическом указании.
По справочным таблицам находим константы равновесия для всех компонентов исходной смеси.
Таблица 9.3
Константы равновесия
Ki
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
i-C4H10 |
n-C4H10 |
i-C5H12 |
n-C5H12 |
H2S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,30 |
114,00 |
25,00 |
5,00 |
10,00 |
0,80 |
0,90 |
0,90 |
0,88 |
5,30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Консорциум н е д р а
135
Для расчета состава фаз необходимо определить долю отгона при заданных температуре, давлении и составе сырья.
Доля отгона рассчитывается из уравнения равновесия для парожидкостной смеси. При заданных температуре, давлении и составе исходной смеси, поступающей на разделение, рассчитывают долю отгона методом последовательных
приближений. Для этого задают долю отгона по уравнению равновесия подсчитывают
n xi
i=1
.Если полученная сумма
равно единице, то значение доли отгона выбрано правильно. В противном случае необходимо задать новое значение |
е |
, |
|
добиваясь, чтобы сумма в левой части уравнения была равна единице. Подбор значения доли отгона произведен с помощью пакета MSOffice.
|
|
n |
|
|
n |
|
y |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
x |
= |
|
|
i |
|
= 1 |
|
||
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
(9.1) |
||
|
|
|
1 |
+ e (K |
|
−1) |
|
|||||
|
|
i =1 |
|
|
i =1 |
i |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где |
x |
i -мольная доля компонентов в жидкой фазе; |
е |
- мольная доля отгона. |
||||||||
|
|
|||||||||||
При полученном значении доли отгона рассчитывают содержание каждого компонента в жидкой фазе по уравнению
(3.70):
n |
n |
|
|
y0 |
|
|
|
xi |
= |
|
|
i |
|
|
(9.2) |
1 |
+ e (K |
|
−1) |
||||
i=1 |
i=1 |
i |
|
||||
|
|
|
|
|
|||
Мольный состав газовой фазы рассчитывают по уравнению:
Консорциум н е д р а
136
n |
|
|
|
n |
K |
y |
0 |
|
n |
|
|
|
|
|
y |
i |
= |
|
i |
|
|
i |
= |
|
i |
i |
= 1 |
|
|
|
|
|
|
K |
x |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
i=1 |
|
|
|
i=1 |
1 + e (K |
i |
−1) |
i=1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
(9.3)
Контролем правильности проведения расчета является выполнения равенства (3.69) и (3.71).
Таблица 9.4
Мольный состав жидкой и газовой фаз
xi
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
|
C3H8 |
|
|
i-C4H10 |
|
n-C4H10 |
|
|
i-C5H12 |
|
|
n-C5H12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00003 |
0,000001 |
0,000 |
|
0,002 |
|
0,002 |
|
0,720 |
|
|
0,109 |
|
|
0,032 |
|
|
0,135 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
yi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
|
C3H8 |
|
|
i-C4H10 |
|
n-C4H10 |
|
|
i-C5H12 |
|
|
n-C5H12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00015 |
0,00008 |
0,01 |
|
0,01 |
|
0,02 |
0,58 |
|
|
0,7 |
|
|
0,03 |
|
|
0,18 |
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитываем молекулярную массу отсепарированной нефти в стандартных условиях
Консорциум н е д р а
137
M |
0 |
= 0,2 |
|
|
0,11 |
|
|
|
|
||
|
H |
|
н |
|
н |
|
|
M |
0 |
= 0,2 |
|
|
|
H |
|||
|
|
|
|
|
|
(9.4)
870 (9,85 10 |
−3 |
) |
0,11 |
= 104 ,67а.е.м. |
|
|
Молекулярная масса остатка в стандартных условиях определяем по формуле института «Гипровостокнефть»
M00 =1,011 MН0 + 60 |
|
(9.5) |
|||
M |
0 |
= 1,011 104,67 |
+ 60 |
= 165.82а.е.м. |
|
0 |
|||||
|
|
|
|
||
Находим молекулярные массы жидкой и газовой фаз в сепараторе:
M
M
н= n= M
i1
Г= n= M
i1
ixi
iyi
(9.6)
(9.7)
Таблица 9.5
Молекулярные массы жидкой и газовой фаз
МН
Консорциум н е д р а
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
138 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
|
i-C4H10 |
|
n-C4H10 |
i-C5H12 |
n-C5H12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0013 |
0,00002 |
0,0033 |
0,056 |
0,072 |
|
41,8 |
|
6,3 |
2,3 |
9,7 |
60,26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
|
i-C4H10 |
|
n-C4H10 |
i-C5H12 |
n-C5H12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,01 |
0,00 |
0,08 |
0,28 |
0,72 |
|
33,41 |
|
5,70 |
2,09 |
8,55 |
50,83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Находим максимальную объемную нагрузку на сепаратор: |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Qн = QЖ (1 − В ) |
|
|
|
|
(9.8) |
|
|
|
|
|
|
|
Q = 1516,5 (1 − 0,795) = 310,88м |
3 |
/ сут |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
Принимая плотность нефти в сепараторе равной плотности отсепарированной нефти для создания необходимого запаса надежности, находим массовую нагрузку сепаратора по нефти
Gн = QН Н |
(9.9) |
G |
н |
|
= 310,88 870 =
240467,8
кг/сут
Консорциум н е д р а
139
Определяем отношение массы газовой фазы к массе жидкой фазы в сепараторе в любой момент времени
= e |
M |
|
M |
||
|
н г
(9.10)
= 4,89 |
60,26 |
= 4,12 |
|
||
|
50,83 |
|
Находим массовую нагрузку по газу на сепаратор:
G |
г |
= G |
н |
|
|
|
|
(9.11)
G |
Г |
|
=
240467,7 4,12
= 1114639,4
кг/сут
Рассчитываем объемную нагрузку на сепаратор по газу
Q= 22.4 GГ
гМ Г
(9.12)
Q |
|
= |
22,4 1114639,4 |
= 491197,94м |
3 |
/ сут |
Г |
50,83 |
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Выводы
Консорциум н е д р а