Султангулово-Заглядинского месторождения
.pdf
n |
n |
y |
0 |
|
|
xi |
= |
i |
|
= 1 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
i=1 |
i=1 |
1 + e (K |
i |
−1) |
|
|
|
|
|||
59
(3.1)
где |
x i -мольная доля компонентов в жидкой фазе; å - мольная доля отгона. |
При полученном значении доли отгона рассчитывают содержание каждого компонента в жидкой фазе по уравнению
(3.2):
n |
|
|
n |
|
y |
0 |
|
|
|
|
x |
= |
|
|
i |
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
(3.2) |
||
|
1 |
+ e (K |
|
−1) |
|||||
i=1 |
|
|
i=1 |
i |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Мольный состав паровой фазы рассчитывают по уравнению:
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 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
(3.3)
Контролем правильности проведения расчета является выполнения равенства (3.2) и (3.3).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xi |
|
|
|
|
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
i- |
n-C4H10 |
i-C5H12 |
n-C5H12 |
|
|
|
|
|
|
C4H10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0 |
0,0002 |
0,002 |
0,01 |
0,002 |
0,70 |
0,17 |
0,04 |
0,07 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
yi |
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
60
CO2 |
|
N2 |
|
CH4 |
|
C2H6 |
|
C3H8 |
|
i-C4H10 |
n-C4H10 |
|
i-C5H12 |
|
n-C5H12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0 |
|
0,03 |
|
0,06 |
|
0,04 |
|
0,02 |
0,56 |
|
0,15 |
|
0,07 |
0,07 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Рассчитываем молекулярную массу отсепарированной нефти в
M |
0 |
= 0,2 |
|
|
0,11 |
|
|
|
|
||
|
H |
|
н |
|
н |
стандартных условиях
(3.4)
M |
0 |
= 0,2 868 (12,5 10 |
−3 |
) |
0,11 |
= 107 ,20а.е.м. |
H |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Молекулярная масса остатка в стандартных условиях определяем
M |
0 |
=1,011 M |
0 |
+ 60 |
|
0 |
Н |
||||
|
|
|
по формуле института «Гипровостокнефть»
(3.5)
|
|
|
|
|
M |
0 |
=1,011 107,20 + 60 |
=168,38а.е.м. |
||
|
|
|
|
|
0 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Находим молекулярные массы жидкой и газовой фаз в сепараторе |
||||||||||
M |
|
= |
n |
M |
|
x |
|
|||
н |
|
|
i |
(3.6) |
||||||
|
|
=1 |
|
|
|
i |
||||
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
M Г |
= in=1 M i |
yi |
|
(3.7) |
||||||
МН
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
i-C4H10 |
n-C4H10 |
i-C5H12 |
n-C5H12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.4
Консорциум « Н е д р а »
61
0,00 |
0,01 |
0,04 |
0,24 |
0,08 |
|
40,86 |
9,80 |
2,87 |
5,33 |
59,23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МГ |
|
|
|
|
|
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
|
i-C4H10 |
n-C4H10 |
i-C5H12 |
n-C5H12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00 |
0,77 |
0,91 |
1,20 |
0,81 |
|
32,68 |
8,82 |
2,84 |
4,69 |
52,72 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Находим максимальную объемную нагрузку на сепаратор
Q |
= Q |
Ж |
(1 − |
В |
) |
н |
|
|
|
(3.8)
3 |
/ сут |
Q = 450 (1 − 0,3) = 315м |
|
н |
|
7. Принимая плотность нефти в сепараторе равной плотности отсепарированной нефти для создания необходимого запаса надежности, находим массовую нагрузку сепаратора по нефти
G |
н |
= Q |
Н |
|
Н |
|
|
|
G |
н |
= 315 868 = 273420 |
|
|
кг/сут
(3.9)
8. Находим массовую нагрузку по газу на сепаратор
G |
г |
= G |
н |
е |
|
|
|
(3.10)
GГ =2734204,73=1151642,7 кг/сут
9. Рассчитываем объемную нагрузку на сепаратор по газу
Qг |
= |
22.4 GГ |
(3.11) |
||
М |
Г |
||||
|
|
|
|||
Консорциум « Н е д р а »
62
QГ = 22,4 1151642,7 = 489234,7 м3 / сут 52,72
Зная QЖ, QГ, РРАБ и ТРАБ по любому из справочников находим марку необходимого сепаратора.
Консорциум « Н е д р а »
63
Вывод
Исходя из исходных и расчетных данных, выбираем нефтегазовый сепаратор НГС-II-П-0,6-3000-2-Т-И.
3.6 Механический расчет сепаратора
Расчет обечайки цилиндрической
Исходные данные |
|
|
Материал: |
|
09Г2С |
Внутр. диаметр, D: |
|
3∙103 мм |
Толщина стенки, s: |
|
10 мм |
Прибавка для компенсации коррозии и эрозии, c1: |
|
2 мм |
Прибавка для компенсации минусового допуска, c2: |
|
0,8 мм |
Прибавка технологическая, c3: |
|
0 мм |
Сумма прибавок к расчётной толщине стенки, c: |
|
2,8 мм |
Длина обечайки, L: |
|
1,3∙104 мм |
Коэффициенты прочности сварных швов: |
|
|
Продольный шов: |
|
|
|
р |
=1 |
|
|
|
Окружной шов: |
|
|
|
Т |
=1 |
|
|
Консорциум « Н е д р а »
64
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 90 oC (рабочие условия): [σ]20= 196 МПа
Модуль продольной упругости для материала 09Г2С при температуре 90 oC: E20= 1,99∙105 МПа
Проведем расчет на прочность и устойчивость цилиндрической обечайки по ГОСТ 14249-89 [7].
Гладкая обечайка, нагруженная внутренним избыточным давлением
Расчетная толщина стенки с учетом прибавок рассчитаем по формуле:
s р + с = |
|
pD |
|
+ c , |
(3.12) |
|
|
|
|||
|
р |
|
|||
2 |
− p |
|
|||
где p – расчетное (рабочее) внутреннее избыточное давление; |
|
||||
D – Внутренний диаметр сосуда или аппарата; |
|
||||
– допускаемое напряжение при расчетной температуре; |
|
||||
р – коэффициент прочности продольного шва цилиндрической обечайки; |
|||||
c – сумма прибавок к расчетным толщинам стенок, которая рассчитывается по формуле:
с = с |
+ с |
2 |
+ с |
3 |
, |
(3.13) |
1 |
|
|
где c1 – прибавка для компенсации коррозии и эрозии; c2 – прибавка для компенсации минусового допуска; c3 – прибавка технологическая.
с = 2 + 0,8 + 0 = 2,8мм
Консорциум « Н е д р а »
65
s р |
+ с = |
|
0,6 3000 |
+ 2,8 |
= 7,39 мм |
|
|
||||
|
|
||||
|
2 |
196 1 − 0,6 |
|
|
|
Принимаем толщину стенки обечайки s=10мм согласно сортамента листового проката по ГОСТ 5520-79.
Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитаем по формуле:
p = |
2 |
р |
(s − c) |
, |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
D + (s − c) |
|
||
где s – исполнительная толщина стенки обечайки.
(3.14)
p = |
2 196 |
1 (10 − 2,8) |
= 0,93МПа |
|
3000 |
+ (10 − 2,8) |
|||
|
|
|||
0,93МПа 0,6МПа – условие прочности выполняется. |
||||
Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления рассчитывается по формуле:
d |
0 |
|
s − c |
− 0,8 |
|
|
D |
|
||
= 2 |
|
|
|
|
|||
|
s |
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
||
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(s − c)
,
(3.15)
где
D |
р |
|
s |
р |
|
|
= D |
|
–расчетная толщина стенки обечайки;
–расчетный диаметр обечайки равный диаметру обечайки.
|
10 − 2,8 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||||
d0 |
= 2 |
|
− 0,8 |
|
3000 (10 − 2,8) = 225,04мм |
||
4,59 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Минимальное расстояние между «одиночными» штуцерами:
|
|
|
b0 = 2 |
D (s − c) |
(3.16) |
Консорциум « Н е д р а »
66
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b0 = 2 |
3000 (10 − 2,8) = 293,93мм |
|
|
Обечайка, нагруженная осевым сжимающим усилием |
|||||
Допускаемое осевое сжимающее усилие рассчитаем по формуле: |
||||||
F = |
F |
|
, |
|
|
|
|
п |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F п |
|
2 |
(3.17) |
|
|
|
|||||
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
|
F E1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где F п – допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности;
– допускаемое осевое сжимающее усилие из условия местной устойчивости.
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности рассчитаем по формуле:
F |
= (D + s − c) (s − c) |
|
(3.18) |
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
F |
= (3000 |
+10 − 2,8) (10 − 2,8) 196 |
= 1,33 10 |
7 |
Н |
|
|
|||||
|
п |
|
|
|
|
|
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия местной устойчивости рассчитаем по формуле:
F E1
|
310 10 |
−4 |
E |
|
|
= |
|
D |
|||
|
|
|
|
|
2 |
|
n |
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 (s
D
−
c) |
2.5 |
|
|
|
|
|
|
,
(3.19)
где Е – модуль продольной упругости при расчетной температуре; ny – коэффициент запаса устойчивости.
|
|
310 10 |
−4 |
1,99 |
10 |
5 |
|
|
100 (10 − 2,8) |
2.5 |
|
|
|
||
F |
= |
|
|
2 |
|
= 6,52 |
10 |
6 |
Н |
||||||
|
|
|
|
|
3000 |
|
|
|
|
||||||
E1 |
|
|
2,4 |
|
|
|
|
3000 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Таким образом:
Консорциум « Н е д р а »
67
F = |
|
1,33 107 |
|
|
|
= 5,86 106 Н |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
1,33 107 |
2 |
|||
|
1 + |
|
|
|
|||
|
|
6 |
|||||
|
|
|
6,52 10 |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
Консорциум « Н е д р а »
68
Обечайка, нагруженная осевым растягивающим усилием Допускаемое осевое растягивающее усилие рассчитаем по формуле:
F = F |
|
Т |
п |
|
(3.20)
F = 1,33 10 |
7 |
1 = 1,33 10 |
7 |
Н |
|
|
Обечайка, нагруженная изгибающим моментом Допускаемый изгибающий момент определим по формуле:
|
M = min M |
; M |
уст |
, |
(3.21) |
|
пр |
|
|
||
где M пр |
– допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны растяжения; |
||||
M уст – допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости. |
|
||||
Допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны растяжения рассчитаем по формуле:
M |
= |
D |
F |
|
|
|
|
|
|
(3.22) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
пр |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
= |
3000 |
1,33 10 |
7 |
= 9,99 10 |
6 |
Н м |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
пр |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости рассчитаем по формуле:
где
M п
M уст = |
|
M п |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
M |
п |
2 |
|||
|
|
|
(3.23) |
||||
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
||
– допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны сжатия;
Консорциум « Н е д р а »