Ибряевского месторождения
.pdf
86
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 = 1,6 м |
|
- внутренний диаметр сосуда; |
|
P=1,6 МПа |
- избыточное расчетное внутреннее давление; |
|
|
[σ ]= 160 МПа - допустимое напряжение при расчетной температуре;
H = 0,400 м - высота выпуклой части днища без учета цилиндрической части;
R = 1,6 м - радиус кривизны в вершине днища равен:
|
D |
2 |
||
R = |
|
|||
4 |
H |
|||
|
||||
где |
R=D |
- для эллиптических днищ с H = 0,25 |
D ; |
|
|
|
|||
U=1,0 |
- коэффициент прочности сварного шва. |
|||
|
|
|||
(5)
Расчет:
Исполнительная толщина стенки:
S |
≥ S |
1r |
+C |
1 |
|
|
где |
S1r |
C=2,8
= 0,00802 м - расчетная толщина стенки днища;
мм - сумма прибавок к расчетной толщине стенки:
Консорциум « Н е д р а »
87
С=С +С |
2 |
+С |
3 |
1 |
|
где С1 = 0,002 м - прибавка к расчетной толщине обечайки для компенсации коррозии и эрозии;
С2 |
= 0,0008 м - прибавка для компенсации минусового допуска; |
|
|
||||||
С |
= 0 мм |
- прибавка технологическая. |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С = 0,002 + 0,0008 = 0,0028 м |
|||||||
|
|
|
|
S1r = |
|
P R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
σ − 0,5 |
P |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
S1r |
|
1,6 1600 |
|
= 0,00802 мм |
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
2 1 |
|
|
|
||||
|
|
|
160 − 0,5 1,6 |
|
|
||||
|
|
|
S |
8,02 + 2,8 = 10,82 мм |
|||||
|
|
|
1r |
|
|
|
|
|
|
Принимаем
S |
1 |
= 0,012 м |
|
|
Допускаемое внутреннее избыточное давление:
|
|
2 (S −C) |
σ |
||
|
P = |
|
1 |
|
|
|
R+0,5 (S |
−C) |
|||
|
|
||||
|
|
|
1 |
|
|
P = |
2 (12 − 2,8 ) 1 160 |
= 1,834 МПа |
|||
1600 + 0,5 |
(12 − 2,8 ) |
||||
|
|
||||
Формулы применимы при выполнении условия:
|
S |
− C |
|
|
0,002≤ |
1 |
|
≤ 0,1 |
|
D |
||||
|
|
|||
12 − 2,8 |
= 0,005< 0,1 |
|
1600 |
||
|
0,2≤ |
H |
≤ 0,5 |
|
D |
|||
|
|
1600400 = 0,25 < 0,5
Консорциум « Н е д р а »
88
Расчет выполнен по ГОСТ 14249-80. Расчет отстойника
2.4 Расчет отстойника
Технологический расчет отстойника
Точный расчет отстойника с подачей эмульсии под водяную подушку.
Отстойник находится ДНС-3 с УПСВ. После сепаратора расход эмульсии не снижается, т. К. в сепараторе удаляется только газ.
Исходные данные:
Характеристика |
Значения |
|
|
|
|
|||||
1. |
Реальный расход эмульсии |
Q = 3330 м |
3 |
/ сут |
||||||
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2. |
Длина отстойника |
L = 19,8 |
м |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Радиус отстойника |
RB |
|
= 1,5 |
м |
|
|
|
|
|
4. |
Высота водяной подушки |
h1 |
= 1,25 м |
|
|
|
|
|||
5. |
Максимальный взлив |
h2 |
= 1м |
|
|
|
|
|
||
6. |
Минимальный взлив |
h |
= 0,25 |
м |
|
|
|
|
||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
Объемная доля дисперсной фазы до отстоя |
Н |
|
= 0,7 |
|
|
|
|
||
8. |
Объемная доля дисперсной фазы после отстоя |
К |
|
= 0,3 |
|
|
|
|
|
|
9. |
Плотность дисперсной среды |
|
|
|
=1170кг / м |
3 |
||||
С |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10. Плотность дисперсной фазы |
|
|
|
= 854 кг / м |
3 |
|||||
Ф |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
11. Вязкость дисперсной среды |
С =15,74*10−3 Па *с |
|||||||||
Чертеж отстойника представлен на рисунке 2.1
РАСЧЕТ:
Консорциум « Н е д р а »
89
Расчет базируется на ряде следующих положений, качественно описывающих реальную картину гравитационного
осаждения полидисперсной эмульсии в типа В/Н в стесненных условиях в двигающей жидкости.
1.За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника концентрация дисперсной фазы изменяется как вдоль аппарата, так и по его высоте.
2.За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника ее вязкость изменяется как вдоль аппарата,
так и по его высоте.
3.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:
Консорциум « Н е д р а »
90
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 L
h2
DЭ
Э
Водянаяподушка
h3
В
Н
h1
Зная
удаляются
Н и К , с помощью таблице в данном отстойнике.
2.1. определяют минимальный размер капель дисперсной фазы (
d
m
in |
), которые |
Таблица 2.1
Консорциум « Н е д р а »
91
Усредненное распределение дисперсной фазы по d
d м *10 |
−6 |
|
|
|
|
3 |
4 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
0,05 |
0,15 |
0,2 |
0,18 |
0,15 |
0,08 |
0,05 |
0,03 |
0,03 |
0,02 |
0,02 |
200
0,04
Для этого, вычисляют |
|
как |
|
указанные в ячейках величины |
|
||
превышая) . |
|
|
|
разницу |
Н |
до тех пор
и В , двигаясь справа налево по нижней строке табл., суммируются пока найденное слагаемое не станет равным (или минимальным не
Консорциум « Н е д р а »
Рассчитываются критерий Архимеда, заменял
d d
= ( r на
d |
m |
|
|
||
(d |
m |
|
|
|
|
in |
) = |
|
|
in ) : |
|
20
*10 |
−6 |
|
92
;
|
|
( |
|
− |
|
) * |
|
* d |
3 |
|||||
|
r = |
д.ф |
д.с |
д.с |
r |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
д.с |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
(1170 − 854) *854* (20 *10 |
−6 |
) |
3 |
* |
|||||||||
r = |
|
|
||||||||||||
|
|
(15,74*10 |
−3 |
) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
* g |
|
; |
|
9.81 |
= 0,1259 |
|
При
Для
r 36, следовательно режим Ламинарный.
Ламинарных условий оседания:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
Qн |
( |
д.ф − |
д.с ) * g * d m in |
* |
|
|
1 − ср |
|
|
|
|
|
|
( |
д.ф |
− д.с ) * g * d |
|
m in |
* |
|||||||||||||||||||
= |
|
|
|
|
|
*18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
+ |
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
д.с |
|
|
|
− |
|
1 |
− (d |
|
) |
|
|
|
|
|
|
д.с |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
m in |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − |
ср |
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
1 − |
|
|
|
|
|
|
|||||
* |
|
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
* S |
|
* |
|
вх |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− h |
− h ) |
|
|
− h |
|
|
Н |
− 0,5( |
|
− |
|
|
) |
|||||||||||||||
|
|
|
1 − (d |
|
|
) |
2 |
|
(D |
0 |
|
(D |
в |
− h ) |
|
|
1 |
вх |
вых |
|||||||||||||||||||
1 − |
ср |
m in |
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
(1170 − 854) ∙ 9,81 ∙ (20 ∙ 10−6)2 |
|
|
|
|
|
|
1 − 0,5 |
4,7 |
(1170 − 854) ∙ 9,81 ∙ (20 ∙ 10−6)2 |
|||||||||||
= { |
|
|
|
∙ [ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
] + |
|
|
|
|
15,74 ∙ 10−3 ∙ 18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 ∙ 15,74 ∙ 10−3 |
|
||||||
|
1 |
− 0,5 ∙ √1 − (20 ∙ 10−6)2 |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
1 − 0,5 |
4,7 |
|
19,8 |
|
19,8 |
|
|
1 − 0,7 |
|
||||||||||
|
∙ [ |
|
|
|
] |
∙ |
|
} ∙ |
|
∙ 4,43 ∙ |
= |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
(3 − 1,25 − 1) |
(3,6 − 1,25 − 1) |
1 − 0,5(0 − 0,3) |
||||||||||||||||
|
|
1 − 0,5 ∙ √1 − (20 ∙ 10−6) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м3 |
|
м3 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
= 0,031 |
|
= 2678,4 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
с |
|
сут |
|
|
|
|
|||||||||||
Консорциум « Н е д р а »
где |
S н - часть аппарата занятого нефтью. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Для горизонтального отстойника: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
S |
|
= R |
2 |
− R |
2 |
|
|
|
|
|
|
− R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
в |
− sin * cos |
|
− sin * cos |
; (2.10) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
180 |
|
|
|
|
|
|
в |
180 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
S |
|
= 3.14*1.52 |
−1.52 |
8,41*3,14 |
|
|
|
|
|
−1,52 |
80*3,14 |
− sin 80* cos80 |
|
= 4,3 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
H |
|
180 |
|
− sin 8,41* cos8,41 |
|
180 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
− h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
в |
1 |
; |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
1,5 −1,25 |
= 8,41 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
R |
− h |
|
|
|
= arccos |
в |
2 |
|
|||
|
|
R |
; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
= arccos |
1,5 − 0,28 |
= 80 |
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
= |
н − к |
; |
|
||
|
|
|
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
93
(2.11)
(2.12)
(2.13)
Консорциум « Н е д р а »
94
|
|
|
= |
0,7 + 0,3 |
= 0,5 |
|
ср |
2 |
|
||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
расч = 2678,4 |
м3 |
< реал = 3330 |
м3 |
|||
|
с |
сут |
||||
|
|
|
|
|
||
Вывод по технологическому расчету:
Так как реальный объем эмульсии проходящей через отстойник, больше чем его расчетная способность,
следовательно, аппарат не справляется, он перегружен. Требуется установка дополнительного отстойника. В
дальнейшем планируется увеличение объемов добычи, поэтому установка дополнительного отстойника однозначно понадобится.
|
|
Механический расчет отстойника |
||
|
Расчет отстойника на прочность. |
|
|
|
|
|
|
Исходные данные: |
|
|
|
|
|
|
Характеристика |
|
Значения |
|
|
1. |
Основной материал, применяемый в изделии |
|
Сталь 0,9Г2С-6 ГОСТ 5520-79 |
|
2. |
Гайки |
|
Сталь 25 ГОСТ 1050-88 |
|
3. |
Шпильки |
|
Сталь 35ГОСТ 10-50-88 |
|
4. |
Диаметр аппарата |
|
3000 мм |
|
5. |
Давление |
|
1 МПа |
|
6. |
Температура |
|
70 0С |
|
Расчет толщины стенки обечайки корпуса, работающей под внутренним давлением.
S |
|
= |
PD |
||
p |
2 Э |
|
− Р |
||
|
|
|
|||
|
|
|
р |
||
|
|
|
|
|
|
;
Консорциум « Н е д р а »
|
|
|
|
S = S |
p |
+C |
; |
|
|
|
|
|
|
||
где - допускаемое напряжение при t = 20 C, для стали 0,9Г2С |
|
||||||
принимается равной =196МПа; |
|
|
|
||||
р |
- коэффициент прочности для продольного и кольцевого швов, |
||||||
принимается равной фр |
=1; |
|
|
|
|
||
С1 - прибавка к расчетной толщине для компенсации коррозии, |
|
||||||
принимается равной С1 |
= 2мм ; |
|
|
|
|
||
С2 |
-прибавка к расчетной толщине на минусовой допуск по толщине |
||||||
С |
|
- сумма прибавок к расчетным толщинам стенок; |
|
|
|
||
Р |
- расчетное давление, |
Р =1МПа |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
- внутренний диаметр корпуса, мм |
|
|
|
|||
листа, принимается равной
С |
2 |
|
95
= 0,8мм ;
C = C1 + C2 ;
|
|
|
С = 2 + 0,8 = 2,8 |
|
|||||
|
|
|
3000 *1*10 |
6 |
|
|
|
||
S |
|
= |
|
|
= |
11,2мм |
|||
p |
2 *196 *1 |
−1*10 |
6 |
||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
S = 2,8 +11,2 = 14мм |
||||||
;
Принимается S = 16 мм.
Проверим условия применения формул:
Консорциум « Н е д р а »