Загорского месторождения
.pdf
83
х = 4,60 ∙ 10−4 = 2,41 ∙ 10−4 1,91
Для шероховатых труб: → 0.
Наконец найдем перепад давлений:
∆ = 21596 + 21596 ∙ (748,2 − 1) ∙
∙ {15 ∙ [0,000241 ∙ (1 − 0,000241)]2 + 0,0002412} = 24536 Па
Сравним фактические и рассчитанные перепады давления: Скв №3612
∆ факт = 25000 Па; ∆ расч = 24536 Па;
∆= 25000 − 24536 = 1,86% 25000
Из расчёта делаем вывод, что трубопровод работает в нормальном режиме. Погрешность между фактическими показателями и расчетными не превышают 5%, это говорит о том, что внутри трубопровода отсутствуют отложения, уменьшающие внутреннее сечение, и увеличивающие потери на трение.
Консорциум « Н е д р а »
84
2.3 Расчет нефтегазового сепаратора
Технологический расчет
Сепаратор находится на УКПНГ Загорская. Отделяется только газ. НА установки приходит продукция Загорского и Лебяжинского месторождений. Суммарный расход составляет 4968 м3/сут. С запасом возьмем 5000 м3/сут.
Таблица 2.2
Исходные данные для расчета:
1. |
Объемная нагрузка сепаратора по поступающей |
Q = 5000 |
3 |
|||||||
жидкости: |
|
|
|
|
|
|
|
м /сут. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2. |
Обводненность продукции: |
|
|
|
= 0,55 |
|
|
|||
|
|
|
|
н |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
3. |
Рабочее давление в сепараторе: |
|
P=0.8 Мпа |
|
|
|||||
4. |
Рабочая температура в сепараторе: |
|
T = 40 С |
|
|
|||||
5. |
Плотность сепарированной нефти в стандартных |
|
|
= |
823 |
|
|
3 |
||
условиях: |
|
н |
кг/см |
|||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
6. |
Динамическая вязкость сепарированной нефти: |
|
|
= |
5,22 |
мПа с |
||||
|
|
|
|
н |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
7. |
Газонасыщенность жидкости, поступающей в |
Г0 |
= 28,79 |
м3/т. |
||||||
сепаратор: |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
8. |
Объемный состав газа в стандартных условиях |
Константы равновесия |
||||||||
Азот |
|
13,3 |
|
|
|
|
|
125 |
||
Углекислый газ |
|
1,1 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
Метан |
|
20,1 |
|
|
|
|
|
28 |
||
Этан |
|
14,9 |
|
|
|
|
|
6.5 |
||
Пропан |
|
18,1 |
|
|
|
|
|
1.8 |
||
Изобутан |
|
6,8 |
|
|
|
|
|
0,8 |
||
Нбутан |
|
12,9 |
|
|
|
|
|
0,65 |
||
Консорциум « Н е д р а »
85
Изопентан |
4,6 |
0,24 |
Нпентан |
3,7 |
0,2 |
Нгексан |
4,2 |
0,071 |
|
||
|
|
|
Гептан |
0,25 |
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 »
86
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 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
н |
+120 |
|
Ki |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
= . ∙ [ − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ ( − |
|
|
|
)] = , |
|||
. . ∙ , + |
, |
||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
Таблица 2.3
Объемный состав исходной смеси на входе в сепаратор.
|
Zi.0 |
|
1 |
|
0,0305 |
2 |
|
0,0053 |
3 |
|
0,0505 |
4 |
|
0,0511 |
5 |
|
0,1185 |
6 |
|
0,0812 |
7 |
|
0,1829 |
8 |
|
0,1591 |
9 |
|
0,1519 |
10 |
|
0,0688 |
11 |
|
0,0508 |
12 |
|
0,0195 |
Консорциум « Н е д р а »
87
0,97
3. Определяем, в каком состоянии находится исходная смесь на входе в сепаратор – в однофазном или двухфазном.
|
|
∑ |
∙ ≤ |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
∑ Zi0 ∙ Ki = 0,97 ≤ 1 |
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
Исходная смесь является жидкостью : |
|
|
|
|
||
V = 0, L = 1, X0 |
, Y0 |
= 0 |
|
|
|
|
i |
i |
|
|
|
|
|
4. Определяем мольные составы фаз внутри сепaратора. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
( . ) |
|
|
|
+ ∙ ( − ) |
|||
|
|
|
|
|
||
.= + , ∙ ( − ) = .
|
|
= |
|
( . ) |
|
|
|
||
|
|
|
+ ∙ ( − ) |
|
|
|
|
|
|
= |
. ∙ , |
= , |
|
|
|
|
|||
|
+ , ∙ ( − ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.4
Мольные составы фаз внутри сепаратора.
Консорциум « Н е д р а »
88
Xi |
Yi |
0,0305 |
0,026 |
0,0053 |
0,016 |
0,0505 |
0,431 |
0,0511 |
0,332 |
0,1185 |
0,213 |
0,0812 |
0,065 |
0,1829 |
0,119 |
0,1591 |
0,038 |
0,1519 |
0,030 |
0,0688 |
0,033 |
0,0508 |
0,002 |
∑X = 0,97 |
∑Y =1,306 |
|
|
5. Вследствие приближенности решения уравнений и некоторой неравновесности разгазирования нефти в сепараторах фактический состав жидкости обогащен легкими углеводородами, а фактический состав газовой фазы обогащен тяжелыми углеводородами, в результате суммы значений Xi и Yi, как правило, отличаются от единицы, что требует перед проведением дальнейших расчетов осуществления соответствующей корректировки. Поскольку основным компонентом газовой фазы, как правило, является метан, он же составляет основную долю легких углеводородов, оставшихся в жидкости, то корректировку (для упрощения задачи) проводят исключительно по метану (
=1).
Для жидкой фазы необходимую поправку вычисляют по формуле:= У −1,000 = 1,306 −1 = 0,306
если
Xi 1 |
по формуле: |
|
= 1,000 − Уi
Консорциум « Н е д р а »
|
|
|
|
|
|
|
|
|
89 |
В |
первом |
случае |
откорректированная |
мольная |
доля |
метана |
находится |
по |
формуле: |
XiOTK = Xi − ∆ XiOTK = −0.306
6. Рассчитаем молярную массу отсепарированной нефти:
Мн |
= 0,2 |
|
|
0,11 |
(2.16) |
|
|||||
|
|
||||
|
|
н |
|
н |
|
МН = 0,2∙823∙5,220,11 =197,4
7. Молекулярную массу остатка определяют по формуле института «Гипровостокнефть»:
М =1,011 М +60 0 н
М0 =259,6
8. Зная максимальную нагрузку на сепаратор по жидкости (
максимальную нагрузку на сепаратор по нефти:
G
) и обводненность продукции
н
, найдем
Q |
= Qж (1 − ) |
н |
н |
QH =5000 ∙(1-0,55) =2250 м3/сут
11. Принимая плотность нефти в сепараторе равной плотности отсепарированной нефти (для необходимого запаса надежности), найдем массовую нагрузку сепаратора по нефти:
|
= Q |
|
G Н |
н |
н |
GH =2250∙ 823=1851750 кг/сут =21,4 кг/с
(2.17)
создания
(2.18)
Консорциум « Н е д р а »
90
Результаты расчета.
Qрасч = 2250 м3/сут >Qреал = 5000 м3/сут.
Сепаратор перегружен, необходимо установить дополнительные сепараторы. Механический расчет
Нефтегазоосепаратор предназначен для сепарации нефти и попутного газа в промысловых установках подготовки нефти к транспорту.
Условное (расчетное) давление в аппарате – 6 кгс/см2 (0,6 Мпа).
Расчетная температура стенки – +100С (373К).
Рабочая среда – газ. Характеристика среды взрывоопасная, высокотоксичная.
Максимальная производительность сепаратора 5000 тыс.нм3/год.
Рабочий объем аппарата – 180 м3. Номинальный – 200 м3.
Расчет обечайки, работающей под избыточным внутренним давлением:
Материал обечайки сталь 16ГС ГОСТ 5520-79;
Температура стенки расчетная 100 С;
D= 1600 мм |
|
- внутренний диаметр сосуда или аппарата; |
|
|
|
P=1,6 МПа |
- избыточное расчетное внутреннее давление; |
|
|
||
[σ ]= 160 МПа |
- допустимое напряжение при расчетной температуре; |
|
|
|
|
р=1,0 – коэффициент прочности продольного сварного шва;
Расчет:
Консорциум « Н е д р а »
91
Исполнительная толщина стенки обечайки:
S≥ Sr+C
где |
C=2,8 |
мм |
|
|
Принимаем
- сумма прибавок к расчетной толщине стенки
С=С1 +С 2 +С3
где |
С |
= 2 мм |
- прибавка к расчетной толщине обечайки для компенсации коррозии и эрозии; |
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
С = 0,8 мм |
- прибавка для компенсации минусового допуска; |
|||
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
С3= 0 мм - прибавка технологическая.
С = 2+ 0,8 = 2,8 мм
Sr=8,04 мм
- расчетная толщина стенки обечайки;
Sr = |
P D |
|
|
||
σ |
|
|
|
||
2 |
p |
− P |
|
||
|
|
|
|
||
Sr = |
1,6 1600 |
= 8,04 мм |
|||
160 1−1,6 |
|||||
2 |
|
||||
Принимаем |
S=12 мм |
||||
|
|
||||
Допускаемое избыточное внутреннее давление:
P = |
2 σ P (S − C ) |
|
|
|
|
D + (S − C ) |
|
||||
|
|
||||
P = |
2 160 1 (12 − 2,8 ) |
= 1,829 МПа |
|||
1600 + (12 − 2,8 ) |
|
||||
|
|
||||
Консорциум « Н е д р а »
92
Формулы применимы при выполнении условия:
S − C |
≤ 0,1 |
|
D |
||
|
12− 2,8 = 0,005≤ 0,1
1600
Расчет выполнен по ГОСТ 14249-80.
Расчет эллиптических днищ, работающих под избыточным внутренним давлением.
Днище по ГОСТ 6533-78, материал днища сталь 09Г2С ГОСТ 5520-79, температура стенки расчетная 100 С.
D= 1600 мм |
- внутренний диаметр сосуда; |
|
P=1,6 МПа |
- избыточное расчетное внутреннее давление; |
|||||
|
|
|
|
|
||
[σ ]= 160 МПа |
- допустимое напряжение при расчетной температуре; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
H= 400 мм |
- высота выпуклой части днища без учета цилиндрической части; |
|||||
|
|
|
|
|
||
R= 1600 мм - радиус кривизны в вершине днища равен: |
||||||
|
D |
2 |
|
|
|
|
R = |
|
(5) |
|
|||
4 |
H |
|
||||
|
|
|
|
|||
где |
R=D |
- для эллиптических днищ с H = 0,25 D ; |
||||
|
|
|
||||
U=1,0 |
|
|
|
|
|
|
- коэффициент прочности сварного шва.
Расчет:
Исполнительная толщина стенки:
Консорциум « Н е д р а »