Султангулово-Заглядинского месторождения
.pdf
79
b 
3000 (10 − 2,8)+ 
3000 (10 − 2,8) = 293,93мм
1403,5мм>293,93мм – условие выполняется, следовательно дальнейших расчетов не требуется.
Допускаемое давление p =0,93МПа > 0,6МПа. Условие прочности и устойчивости выполнено.
Площадь, необходимая для укрепления отверстия рассчитывается по формуле:
r |
= 0,5 (d |
р |
|
0 р |
) s |
р |
|
(3.45) |
||
A |
|
− d |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
A |
= 0,5 (69 − 68,78) 4,59 = 0,23 10 |
−4 |
м |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
Располагаемая площадь укрепления отверстия рассчитывается
A = l |
(s |
− s |
−c |
) +l |
2 р |
s |
2 |
+l |
3 р |
(s |
−c |
s |
−c |
s1 |
) |
3 |
+l |
р |
(s − s |
р |
−c) |
|
a |
1р |
1 |
1р |
s |
1 |
2 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
по формуле:
(3.46)
Aa
−3 |
м |
2 |
= 20,76 (6 −0,10 −2) 1+0 0 0 +0 (0 −2 −0) 1+146,96 (10 −4,59 −2,8)= 0,46 10 |
|
0,23·10-4м2<0,46·10-3м2 – условие
|
прочности выполнено. |
|
|
Расчёт прочности узла врезки штуцера У |
|
Исходные данные |
|
|
Элемент: |
У |
|
Элемент, несущий штуцер: |
Обечайка цилиндрическая |
|
Тип штуцера: |
Непроходящий с накладным |
|
кольцом |
||
|
||
Материал несущего элемента: |
09Г2С |
|
Толщина стенки несущего элемента, s: |
10 мм |
Консорциум « Н е д р а »
80
Сумма прибавок к стенке несущего элемента, c: |
2,8 мм |
||
Материал штуцера: |
|
|
09Г2С |
Внутренний диаметр штуцера, d: |
|
|
600 мм |
Толщина стенки штуцера, s1: |
|
|
8 мм |
Сумма прибавок к толщине стенки штуцера (включая коррозию), cs: |
2 мм |
||
Длина штуцера, l1: |
|
|
300 мм |
Смещение штуцера, Lш: |
8,5∙103 мм |
|
|
Угол поворота штуцера, θ: |
0 |
градус |
|
Материал кольца |
09Г2С |
|
|
Ширина кольца, l2 |
70 мм |
|
|
Толщина кольца, s2 |
8 |
мм |
|
Длина внутр. части штуцера, l3: |
0 |
мм |
|
Прибавка на коррозию, cs1: |
0 |
мм |
|
Минимальный размер сварного шва, Δ: |
10 мм |
|
Минимальный размер сварного шва, |
1: |
10 мм |
Минимальный размер сварного шва, |
2: |
10 мм |
Расчётные параметры размещения штуцера: |
|
Ближайший штуцер |
|
Название штуцера: |
И |
Консорциум « Н е д р а »
81
Расстояние до стенки ближайшего штуцера, b: |
|
|
(для наклонных штуцеров |
14035·103 мм |
|
определяется приближенно) |
|
|
Угол β: |
0 градус |
|
Коэффициенты прочности сварных швов: |
|
|
Продольный шов штуцера: |
|
|
|
φl |
= 1 |
Шов обечайки в зоне врезки штуцера: |
|
|
φ= 1
Расчётный диаметр цилиндрической обечайки:
|
|
D |
р |
= D = 3000мм |
|
|
|
|
|
Условия нагружения: |
|
|
|
|
Расчётная температура, T: |
20 |
oC |
||
Расчётное внутреннее избыточное давление, p: |
0,6 |
МПа |
||
Свойства материала элемента, несущего штуцер Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 90oC (рабочие условия):
[σ]20= 196 МПа Модуль продольной упругости при температуре 20 oC:
Консорциум « Н е д р а »
82
E20= 1,99∙105 МПа
Свойства материала штуцера
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t =90oC (рабочие условия): [σ]201= 196 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 20 oC:
E201= 1,99∙105 МПа
Свойства материала кольца
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 90 oC (рабочие условия): [σ]202= 196 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 90 oC:
E202= 1,99∙105 МПа
Расчетную толщину стенки штуцера с учетом прибавок рассчитаем по формуле:
s1 р |
= |
p(d + 2cs ) |
|
|
|
|
(3.47) |
||
2 1 |
1 |
− p |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
s |
= |
0,6 (600 |
+ 2 2) |
= 0,92 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
1 р |
|
2 196 1 − 0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Принимаем толщину стенки штуцера s1=10мм согласно АТК 24.218.06-90. Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитаем по формуле:
Консорциум « Н е д р а »
|
|
|
|
|
|
83 |
p = |
2 1 |
1 (s1 − cs ) |
|
|
(3.48) |
|
d1 |
+ s1 + cs |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
p = |
2 196 1 (8 − 2) |
= 3,85МПа |
||
|
|
600 + 8 + |
2 |
|||
|
|
|
|
|
||
3,85МПа 0,6МПа – условие прочности и устойчивости выполняется. |
||||||
Проведем расчет укрепления отверстия по ГОСТ 24755-89 [8]. |
|
|||||
Отношения допускаемых напряжений Условный расчетный диаметр отверстия:
d
Расчётный диаметр отверстия по формуле:
d
= d = 600 мм |
(3.49) |
(ось штуцера совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия) рассчитывается
р |
= d + 2 c |
s |
|
(3.50) |
|
|
|||
|
|
d |
р |
= 600+ 2 2 = 604мм |
|
|
|
|
Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления рассчитывается по формуле:
где
D |
р |
|
s |
р |
|
|
= D |
|
d |
|
s − c |
|
D |
|
(s − c) |
|
||
0 |
= 2 |
|
|
− 0,8 |
р |
, |
|||
|
|
s |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
–расчетная толщина стенки обечайки;
–расчетный диаметр обечайки равный диаметру обечайки.
(3.51)
Консорциум « Н е д р а »
84
d |
|
10 − 2,8 |
|
|
3000 (10 − 2,8) = 225,03мм |
|
0 |
= 2 |
4,59 |
− 0,8 |
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
Расчетная длина внешней части штуцера рассчитывается по формуле:
l |
= min l |
;1,25 |
(d + 2c |
s |
) (s |
− c |
s |
) |
1р |
1 |
|
|
1 |
|
|
(3.52)
l |
= min 300;1,25 |
(600 + 4) (8 − 2) = 75,25мм |
1р |
|
|
Расчетная ширина кольца:
l |
2 р |
= min l |
2 |
; |
D |
р |
(s |
2 |
+ s − c) |
|
|
|
|
|
|
(3.53)
l |
2 р |
= min 70; |
3000 (8 +10 − 2.8) = 70мм |
|
|
|
Для внешней части штуцера:
|
|
|
|
|
1 |
= min 1.0; |
1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
(3.54)
|
|
|
196 |
=1 |
1 |
= min 1.0; |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
196 |
|
Ширина зоны укрепления рассчитывается по формуле:
L |
0 |
= |
D |
р |
(s − c) |
|
|
|
|
(3.55)
L |
= |
3000 (10 − 2,8) =146,96мм |
0 |
|
|
Расчетная ширина зоны укрепления: |
|
|
l р = L0 |
|
(3.56) |
Консорциум « Н е д р а »
85
lр = L0 =146,96мм
Расчетный диаметр:
d |
0 р |
= 0,4 |
D |
р |
(s − c) |
|
|
|
|
(3.57)
d |
0 р |
= 0,4 |
3000 (10 − 2,8) = 58,78мм |
|
|
|
Найдем коэффициент понижения прочности по формуле:
|
1 |
+ |
l |
(s − c ) |
|
1 |
+ l |
2 р |
s |
2 |
|
2 |
+ l |
3 р |
|
(s |
3 |
− c |
s |
− c |
s1 |
) |
3 |
|
|||||||
|
1 р |
1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l р (s − c) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
V = min 1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d р − d0 р |
|
|
|
|
d + 2cs |
|
|
|
|
|
l1 р |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
1 + 0,5 |
|
+ K1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
l р |
|
D р |
|
|
1 |
|
l р |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
(3.58)
|
1 + |
75,24 (8 − 2) 1 + 70 8 1 + 0 (0 − 2 − 0) 1 |
|
|
|
|||||||
|
|
146,96 (10 − 2,8) |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
= 0,66 |
|
= 0,66 |
|||
V = min 1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
604 − 58,78 |
|
600 + 2 2 |
|
1 |
|
75,24 |
|
|
|
|
1 + |
0,5 |
+1 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
146,96 |
|
3000 |
|
1 |
|
146,96 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетное внутреннее избыточное давление определим по формуле:
p |
|
= |
2 K |
1 |
(s − c) |
V |
||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
D |
|
+ (s − c) V |
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
= |
2 1 |
|
|
|
|
|
р |
3000 |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.59) |
|
(10 − |
2,8) 1 196 |
0,66 |
= 0,62 МПа |
||
+ (10 |
− 2,8) |
0,66 |
|||
|
|
||||
Консорциум « Н е д р а »
86
Отверстие считается одиночным, если ближайшее к нему отверстие И не оказывает на него влияния, т.е. расстояние
между наружными поверхностями соответствующих штуцеров удовлетворяет условию:
|
|
|
|
b |
D |
|
(s − c) + |
|
(s − c), |
(3.60) |
|||
|
|
|
|
р |
Dр |
||||||||
где |
|
и |
|
– расчетные внутренние диаметры укрепляемых элементов, т.е. в данном случае внутренний диаметр |
|||||||||
Dр |
Dр |
||||||||||||
обечайки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
3000 (10 − 2,8)+ |
3000 (10 − 2,8) = 293,93мм |
||
1403,5мм>293,93мм – условие выполняется, следовательно дальнейших расчетов не требуется.
Допускаемое давление p р =0,62МПа > 0,6МПа. Условие прочности и устойчивости выполнено.Площадь,
необходимая для укрепления отверстия рассчитывается по формуле:
A = 0,5 (d |
р |
− d |
0 р |
) s |
р |
r |
|
|
(3.61)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A = 0,5 (604 |
− 58,78) 4,59 = 0,0012 м |
2 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Располагаемая площадь укрепления отверстия рассчитывается по формуле: |
|
|||||||||||||||||||||||
A = l |
(s |
− s |
−c |
) +l |
s |
2 |
+l |
3 р |
(s |
−c |
s |
−c |
s1 |
) |
3 |
+l |
р |
(s − s |
р |
−c) |
(3.62) |
|
||
a |
1р |
1 |
1р |
s |
1 |
2 р 2 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
A = 75,24 (8 −0,92 −2) 1+70 8 1+0 (0 − |
2 −0) 1+146,96 (10 −4,59 −2,8)= 0,0013м |
2 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0012м2<0,0013м2 – условие прочности выполнено.
3.7 Технологический расчет отстойника
Исходные данные для отстойника нефти О-1, установленного на УПН «Заглядинская» (объем 200 м3).
Консорциум « Н е д р а »
87
Точный расчет отстойника с подачей эмульсии под водяную подушку
1.Реальный расход эмульсии, Q =189 м3/сут;
2.Длина отстойника, L=23,66 м;
3.Радиус отстойника, RB=1,7 м;
4.Высота водяной подушки, h1=1,45 м;
5.Максимальный взлив, h2=1,35 м;
6.Минимальный взлив, h3=0,35 м;
7.Объемная доля дисперсной фазы до отстоя, φН=0,24%;
8.Объемная доля дисперсной фазы после отстоя, φК=0,02%;
9.Плотность дисперсной фазы, ρф=1080 кг/м3;
10.Плотность дисперсной среды, ρс=869 кг/м3;
11.Вязкость дисперсной среды, μс= 2,45мПа·с.
Результаты расчета Расчет [9] 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.
Консорциум « Н е д р а »
88
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
(dmin).Будем считать время отстоя равным среднему времени движения эмульсии вдоль зоны отстоя.
Схема горизонтального отстойника
L
h |
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
D |
Э |
Э
Водянаяподушка
h |
3 |
В
Н
h1
Рис. 3.2
Зная, φн и φк, с помощью табл. 3.5 определяют минимальный размер капель дисперсной фазы (dmin), которые удаляются в данном отстойнике [9].
Таблица 3.5
Усредненное распределение дисперсной фазы по d
Консорциум « Н е д р а »