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

Субботинского месторождения

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
16.06.2024
Размер:
2.21 Mб
Скачать

57

9. Технологический расчет отстойника

Настоящий расчет составлен к отстойнику нефти с диаметром корпуса 3400 мм на расчетное давление 1,0 МПа.

Отстойник установлен на НСП г. Нефтегорск.

Точный расчет отстойника с подачей эмульсии под водяную подушку

Таблица 9.1

 

 

Исходные данные

 

 

 

 

Реальный расход эмульсии

Q

 

0,0526 м3

 

 

 

 

Длина отстойника

L

 

22 м

 

 

 

 

Радиус отстойника

RB

 

1,7 м

 

 

 

 

Высота водяной подушки

h1

 

1,45 м

 

 

 

 

Максимальный взлив

h2

 

1,35 м

 

 

 

 

Минимальный взлив

h3

 

0,35 м

 

 

 

 

Объемная доля дисперсной фазы

φН

 

0,65;

до отстоя

 

 

 

 

 

 

 

Объемная доля дисперсной фазы

φК

 

0,45

после отстоя

 

 

 

 

 

 

 

Плотность дисперсной фазы

ρф

 

1116 кг/м3

 

 

 

 

Плотность дисперсной среды

ρс

 

835 кг/м3

 

 

 

 

Вязкость дисперсной среды

μс

 

6,9·10-3 Па·с

 

 

 

 

«Консорциум « Н е д р а »

58

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.

За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника концентрация дисперсной фазы изменяется как вдоль аппарата, так и по его высоте.

За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника ее вязкость изменяется как вдоль аппарата, так и по его высоте.

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:

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

«Консорциум « Н е д р а »

59

L

h

2

 

 

 

 

 

 

 

D

Э

 

Э

Водянаяподушка

h3

В

Н

h1

Зная

 

Н

 

и

 

 

К

Рис. 9.1

, с помощью таблице 9.2. определяют минимальный размер

«Консорциум « Н е д р а »

d м *10

6

 

 

 

60

Таблица 9.2

 

 

 

 

 

 

 

 

Усредненное распределение дисперсной фазы по d

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для этого, вычисляют

 

как разницу

 

Н

и

 

В

, двигаясь справа налево

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

указанные в ячейках величины

 

до тех пор пока найденное слагаемое не

 

превышая)

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = (d

min

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассчитываются критерий Архимеда, заменял

d

r

 

на

(d

m in

)

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по нижней строке табл., суммируются станет равным (или минимальным не

) =

(9.1)

0,0002 м,

При

r

36

 

 

 

(

 

 

)

 

d

Ar =

4

 

 

 

 

 

 

 

3

 

ф.с.

 

д.с.

 

д.с.

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д.с.

 

 

, следовательно режим Ламинарный. Для Ламинарных условий оседания:

,

(9.2)

«Консорциум « Н е д р а »

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.7

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

Qн

( д.ф д.с ) g dm in

 

 

 

1 ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

д.ф

д.с ) g d m in

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д.с 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18 д.с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ср 1 (dm in )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

ср

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 вх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dв

h1 h2

 

Dв

h1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

ср

1 (d

m in

 

 

 

 

 

h2

 

 

1 0,5 ( вх вых )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

S

н

- часть аппарата занятого нефтью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для горизонтального отстойника:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

= R

2

R

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

в

 

 

 

sin cos

 

в

 

 

 

 

 

sin cos

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= arccos

в

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= arccos

 

 

 

в

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

н

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ср

 

 

2

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,4/2 - 1,45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= arccos

 

3,4/2

= 1,42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,4/2 - 1,35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= arccos

 

 

3,4/2

= 1,37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

61

(9.3)

(9.4)

(9.5)

(9.6)

(9.7)

«Консорциум « Н е д р а »

62

S

н

 

=

 

 

 

 

 

 

=

0,35 + 0,45

 

 

 

 

ср

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π·

3,42

-

3,42 1,42·π

 

 

 

 

·

3,42

4

 

- sin 1,42·cos 1,42

4

 

 

4 180

 

 

 

 

 

= 0,4

 

 

1,37·π

 

2

 

- sin 1,37·cos 1,37

= 9,93 м

180

 

 

Q

н

 

=

(

(1116 - 835)· 9.8 0,0002·2

 

1 - 0,4

 

 

 

4.7

18 · 69

·

 

 

 

 

 

 

+

 

 

2

 

1- 0,4·

1 - 0,0002

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1116 - 835)· 9.8 0,0002·2

 

1 - 0,4

 

 

4.7

22

 

22

 

1 - 0,35

 

3

+

18 · 69

·

 

 

 

 

 

 

(3,4 - 1,45 - 1,35)

)· ·

(3,4 - 1,45 - 1,35)

·9,93·

 

= 0,75

м /сек

 

 

2

 

 

1- 0,4·

1 - 0,0002

 

 

 

 

1- 0.5 (0,35-0,45)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы

Так как реальный объем эмульсии проходящей через отстойник, меньше, чем его пропускная способность,

следовательно, аппарат справляется.

«Консорциум « Н е д р а »

63

10. Гидравлический расчет простого трубопровода, транспортирующего однофазную жидкость

Технические условия для выполнения расчета

Определить потери давления, которые возникнут при движении по трубопроводу разгазированной нефти от УКПН-

1 до НСП. Схема изображена на рис. 10.1.

Схема движения нефти

УКПН-1

НС

 

 

 

 

 

 

 

А

 

B

 

 

 

 

Рис. 150.1

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 10.1

 

 

Исходные данные

 

 

 

 

 

 

1.

Внутренний диаметр трубопровода на участке AB, м

 

D1

0,357

 

 

 

 

 

 

 

2.

Расход жидкости на участке AB, м3

 

Q1

0,013

 

 

 

 

 

 

 

3.

Длина участка трубопровода AB, м

 

L1

700

 

 

 

 

 

 

 

4.

Абсолютная шероховатость трубопровода, м

 

e

0,002

 

 

 

 

 

 

 

5.

Плотность пластовой воды, кг/м3

 

ρ

1050

 

 

 

 

 

 

 

«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»

64

6.

Динамическая вязкость пластовой воды, Па·с.

μ

0,006

 

 

 

 

Результаты расчета

Для горизонтального трубопровода потери вычисляем по формулам Дарси-Вейсбаха:

 

 

 

 

 

L

v

2

 

 

 

 

 

P =

c

,

(150.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тр

 

D

 

2

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

L - длина трубопровода, м;

 

 

 

 

 

 

 

D

в - внутренний диаметр трубопровода, м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

- ускорение силы тяжести, м/с2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- плотность жидкости, кг/м3;

 

 

 

 

 

 

 

hтр

- потеря напора, м;

 

 

 

 

 

 

 

Ртр

- потеря давления, Па;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий в общем случае от режима течения жидкости

шероховатости стенок трубопровода;

 

 

 

 

 

 

 

v

c - средняя скорость течения жидкости, м/с, определяем по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

,

 

 

 

 

(150.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где - динамическая вязкость жидкости, Па×с.

и

«Консорциум « Н е д р а »

65

=

0,0061050 = 5,71·10-6 м2/сек

где - плотность жидкости, кг/м3.

Определим режим движения для трубопровода. Для этого определим числа Рейнольдса Re, Reпер1и Reпер2.

Re =

v D

вн

=

4 Q

=

4 Q

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

вн

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вн

 

 

где v – средняя скорость движения жидкости в трубе, м2/с.

(10.3)

Re

1

=

 

 

4 · 0,013

3.14 · 0,357 ·5,71·10-6 = 8117,88

Так как ReАВ 2320 и ReВС>2320, то режим течение на участке АВ - турбулентный. Турбулетное течение бывает трех типов:

-

-

-

если 2320 труб;

если Reпер1

Re Reпер2 ,

Re Reпер1 , то это режим гидравлических гладких

Re Reпер2 , то это режим переходной зоны;

то это режим квадратичного трения.

Reпер1

=

59,5

,

 

 

 

87

(150.4)

(150.5)

(150.6)

(150.7)

«Консорциум « Н е д р а »