
Субботинского месторождения
.pdf57
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/с |
|
|
|
|
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/с |
|
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 »