Северо-Красноярского месторождения-1
.pdf
L |
– длина трубопровода, м; |
Dвн |
– внутренний диаметр трубопровода, м; |
|
|
m |
– эмпирический коэффициент. |
|
= |
|
|
|
||
|
где |
|
– динамическая вязкость жидкости, Па с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
1,1 10 |
−3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
= 9,56 10 |
−7 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
1150 |
|
м /с. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
4 |
|
2−m |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
A |
– эмпирический коэффициент. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
58
(2.2)
(2.3)
1.Определим режим движения для первого участка трубопровода. Для этого определим числа РейнольдсаRe, Reпер1
иReпер2.
|
|
|
|
Re = |
v Dвн |
= |
4 Q |
= |
4 Q |
(2.4) |
|
|
|
|
|
|
D |
D |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
вн |
|
вн |
|
где v – средняя скорость движения жидкости в трубе, м2/с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Re1 |
= |
|
4 0,00082 |
|
|
10501 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
0,104 9,56 |
10 −7 |
|
|
|
||||||
|
3,1416 |
|
|
|
|
|
|
||||
Так как Re1 2320, то режим течение турбулентный.
консорциум « Н е д р а»
|
|
|
Re |
|
|
= |
59,5 |
||
|
|
|
пер1 |
|
8 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re |
|
= |
665 − 765 lg |
||||
|
|
пер2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
– относительная шероховатость внутренней стенки трубы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
= |
2 е |
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вн |
59
(2.5)
(2.6)
(2.7)
где
e
– абсолютная шероховатость труб, м.
|
|
2 1 10 |
−3 |
|
|
|
1 |
= |
|
= 0,019 |
|
||
0,104 |
||||||
|
|
|
|
|||
Re |
|
= |
59,5 |
= 5516 |
|
пер1 |
|
8 |
|||
|
|
0,019 |
7 |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Rпер2 |
= |
665 − 765 lg 0,019 |
=104302 |
|
0,019 |
||||
|
|
|
Так как Re1<Reпер2, следовательно, имеем режим гладких труб. Значит коэффициент m=0,25, а коэффициент А=0,3164.
|
|
|
0,3164 |
|
4 |
|
2−0,25 |
|
|
= |
= 0,2414 |
||||
1 |
2 |
|
3,1415 |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
P |
= 0,2414 |
0,000822−0,25 |
(9,56 10 |
−7 )0,25 1150 460 |
= 9128Па. |
|
|
|
|||
тр1 |
|
|
0,1045−0,25 |
|
|
|
|
|
|
||
консорциум « Н е д р а»
60
Сравним фактические и рассчитанные перепады давления: Скв №270
∆ факт = 9000 Па; ∆ расч = 9128 Па;
∆= 9128 − 9000 = 1,42% 9000
Из расчёта делаем вывод, что трубопровод работает в нормально режиме. Погрешность между фактическими показателями и расчетными не превышают 5%.
2.2 Гидравлический расчет сложного двухфазного трубопровода.
По трубопроводу выполненный из старых стальных труб транспортируется газонасыщенная нефть от скважины №
229 до АГЗУ-1. Определить общий перепад давления и сравнить с фактическим. Фактический перепад давления 20 КПа
|
|
Таблица 2.1 |
|
Параметры трубопровода |
|
Наименование параметра. |
|
Значение параметра. |
Длина 1 участка |
|
L1=1400 м |
консорциум « Н е д р а»
61
Внутренний диаметр труб на 1 участке |
D1=100 мм |
Общий объемный расход смеси на 1 участке |
Q1=145 м3/сут |
Объемное расходное газосодержание на 1 участке |
1=19 % |
Плотность нефти |
н=887 кг/м3 |
Плотность газа |
г=1,24 кг/м3 |
Динамическая вязкость эмульсии |
э=10,64 10-3 Па с |
Динамическая вязкость газа |
г=2,1 10-6 Па с |
Абсолютная шероховатость труб |
е=1*10-3 м |
Массовое газосодержание на 2 участке |
1=0,058 |
Расчёт:
Определим методику расчёта.
Для этого найдём значения показателей
W
и н 
г и сравним их с табличными.
|
|
|
10,64 10 |
−3 |
|
|
э |
= |
|
= 5067 1000 |
|||
|
|
|
|
|||
|
|
2,1 10 |
−6 |
|||
|
|
|
||||
г |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W = |
G |
||
|
|
|
S |
|||
|
|
|
|
|
|
|
где
G
–массовый расход, кг/с; S – площадь сечения трубы, м2.
G = Q
G1 = 1,67 10 −3 887 = 1,49 кг / с
S = |
Dвн2 |
|
4 |
||
|
консорциум « Н е д р а»
|
|
|
2 |
|
S |
|
= |
3,1415 0,1 |
|
1 |
4 |
|||
|
|
|||
|
|
|
62
= 0,00785 м |
2 |
|
|
W1 = 0,007851,49 = 190
W,кг/м2 ∙ с
До 100
Свыше 100
Независимо
Так как
|
н |
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
Таблица 2.2
|
н |
Определение методика расчета |
|
|
|
Методика расчета |
|
|
в |
|
|
Свыше 1000 |
|
Локкарта-Мартенелли |
|
Свыше 1000 |
|
Чисхолма |
|
До 1000 |
|
Фриделя |
|
и > 100, то применяем методику Чисхолма.
Исходное уравнение:
∆ = ∆ |
+ ∆ |
∙ (Г2 − 1) ∙ { ∙ [х ∙ (1 − х)]2− |
|
+ х2− } |
|
2 |
(2.10) |
||||
0 |
0 |
|
|
|
|
Определим параметр Чисхолма для шероховатых труб:
Г2 = н = 887 = 721г 1,24
Найдем массовое газосодержание:
х = ;
где = ∙ ;
= ∙ = 1,67 ∙ 10−3 ∙ 0,21 = 3,5 ∙ 10−4 м3/с
консорциум « Н е д р а»
63
= 3,5 ∙ 10−4 ∙ 1,21 = 4,235 ∙ 10−4 кг/с
Тогда:
х = 4,235 ∙ 10−4 = 2,84 ∙ 10−4 1,49
Для шероховатых труб: → 0.
Наконец найдем перепад давлений:
∆ = 18363 + 18363 ∙ (721 − 1) ∙ ∙ {15 ∙ [0,000284 ∙ (1 − 0,000284)]2 + 0,0002842} = 19863 Па
Сравним фактические и рассчитанные перепады давления: Скв №229
∆ факт = 20000 Па; ∆ расч = 19863 Па;
∆= 20000 − 19863 = 0,7% 20000
Из расчёта делаем вывод, что трубопровод работает в нормальном режиме. Погрешность между фактическими показателями и расчетными не превышают 5%, дополнительных насосов для увеличения давления не требуется.
консорциум « Н е д р а»
64
2.3 Расчет нефтегазового сепаратора
Технологический расчет
Сепаратор находится на УПСВ. Для расчета выбираем аппарат С-1. Работающий как трехфазный сепаратор.
Сначала продукция поступает в аппараты С-1, С-2, работающие параллельно. В них обводненность падает с 81% на входе до 60% на выходе. После них продуция поступает Буон.
Таблица 2.3
|
|
|
Исходные данные для расчета: |
||||||
1. |
Объемная нагрузка сепаратора по поступающей |
|
Q =1000 м3/сут. |
|
|||||
жидкости: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Обводненность продукции: |
|
|
|
|
|
= 0,08 |
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
3. |
Рабочее давление в сепараторе: |
|
P=0.8 Мпа |
|
|
||||
4. |
Рабочая температура в сепараторе: |
|
T = 40 С |
|
|
||||
5. |
Плотность сепарированной нефти в стандартных |
|
|
|
= 887 |
3 |
|
||
условиях: |
|
|
н |
кг/см |
|
||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. |
Динамическая вязкость сепарированной нефти: |
|
|
|
|
=10,64 |
мПа с |
|
|
|
|
|
|
н |
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
7. |
Газонасыщенность жидкости, поступающей в |
|
Г0 |
= 30,2 |
м3/т. |
|
|||
|
|
|
|
|
|||||
сепаратор: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
Объемный состав газа в стандартных условиях |
|
Константы равновесия |
|
|||||
Азот |
3,83 |
|
125 |
|
|
|
|||
Углекислый газ |
1,14 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
Метан |
26,41 |
|
28 |
|
|
|
|
|
|
Этан |
17,85 |
|
6.5 |
|
|
|
|
||
Пропан |
27,88 |
|
1.8 |
|
|
|
|
||
Изобутан |
3,46 |
|
0,8 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Нбутан |
10,29 |
|
0,65 |
|
|
||||
Изопентан |
3,13 |
|
0,24 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||
Нпентан |
3,22 |
|
0,2 |
|
|
|
|
||
Нгексан |
2,36 |
|
0,071 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||
консорциум « Н е д р а»
65
Гептан |
0,38 |
0,0181 |
|
|
|
Остаток |
0,05 |
0 |
|
|
|
Сумма |
100 |
|
|
|
|
Значения констант фазового равновесия определяем из таблиц (практические занятия расчет сепаратора). Сепаратор
изображен на рисунке 2.2
консорциум « Н е д р а»
66
Порядок выполнения расчета:
1.Задаемся первым давлением схождения, которое для нефтегазовых систем должно быть не менее 35 МПа, но обязательно больше, чем давление в сепораторе. По справочным данным находим константы равновесия всех компонентов газа.
2.Рассчитываем состав смеси, поступающей в сепаратор:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Zi0 |
= |
Y i0 |
|
− |
|
|
|
|
1 − |
|
|
||||||||
|
|
|
1 |
|
0,11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Г 0 +120 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
Ki |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4 = 0.1785 ∙ [1 − |
|
|
|
|
|
|
120 |
|
|
∙ (1 − |
|
|
1 |
)] = 0,0646 |
||||||||
0.01060.11 ∙ 30,2 + 120 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
6,5 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.3 |
|
|
Объемный состав исходной смеси на входе в сепаратор. |
||||||||||||||||||||
|
Zi.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0,0097 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
0,0057 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
0,0721 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
0,0646 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
0,1854 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
0,0411 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
0,1447 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
0,1060 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
0,1293 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
0,1564 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
0,0592 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
консорциум « Н е д р а»
67
12 |
0,0190 |
|
0,99 |
|
|
3. Определяем, в каком состоянии находится исходная смесь на входе в сепаратор – в однофазном или двухфазном.
∑ ∙ ≤
=
n
∑ Zi0 ∙ Ki = 0,99 ≤ 1
i=1
Исходная смесь является жидкостью :
V = 0, L = 1, Xi0, Yi0 = 0
4. Определяем мольные составы фаз внутри сепaратора.
Zi0
i = L + Ki ∙ (1 − L)
0.06462 = 1 + 6,5 ∙ (1 − 1) = 0.0646
Zi0 Ki
i = L + Ki ∙ (1 − L)
(2.14)
(2.15)
консорциум « Н е д р а»