Кабановского месторождения
.pdf64
2.4 Технологический расчет отстойника
Отстойник стоит на УПСВ. Для расчета выбираем аппарат Буон Сначала продукция поступает в аппараты С-1, С-2, после них Буон.
Точный расчет отстойника с подачей эмульсии под водяную подушку.
Исходные данные:
Характеристика |
Значения |
|
|
|
|
||||
1. |
Реальный расход эмульсии |
Q = 700 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 |
h3 = 0,25 |
м |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
7. |
Объемная доля дисперсной фазы до отстоя |
Н |
= 0,6 |
|
|
|
|
||
8. |
Объемная доля дисперсной фазы после отстоя |
К |
= 0,2 |
|
|
|
|
|
|
9. |
Плотность дисперсной среды |
С =1150кг / м3 |
|||||||
10. Плотность дисперсной фазы |
Ф = 887 г / м |
3 |
|||||||
|
|||||||||
|
|
|
|||||||
11. Вязкость дисперсной среды |
|
|
=10,6 *10 |
−3 |
Па * с |
||||
С |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Чертеж отстойника представлен на рисунке 2.1
РАСЧЕТ:
Расчет базируется на ряде следующих положений, качественно описывающих реальную картину гравитационного осаждения полидисперсной эмульсии в типа В/Н в стесненных условиях в двигающей жидкости.
Консорциум « Н е д р а »
65
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 »
66
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
h |
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
D |
Э |
|
Э
Водянаяподушка
h3
Н
h1
В
Зная Н и К , с помощью таблице 2.1. определяют минимальный размер капель дисперсной фазы ( d m in ), которые удаляются в данном отстойнике.
Консорциум « Н е д р а »
67
Таблица 2.1
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 »
Консорциум « Н е д р а »
d = (d |
|
|
) |
= 20 *10 |
−6 |
; |
||||||||
m in |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рассчитываются критерий Архимеда, заменяя d r на (d m in ) : |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
( |
|
− |
|
|
) * |
|
* d |
|
3 |
* g |
|||
r = |
д.ф |
д.с |
д.с |
r |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
д.с |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r = |
(1150 −887) *887* (20*10−6 )3 |
*9.81 |
(10,64*10−3 )2 |
|
|
|
|
68
;
= 2,3*10−4
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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
(1150 − 887) ∙ 9,81 ∙ (20 ∙ 10−6)2 |
|
|
|
|
1 − 0,4 |
4,7 |
(1150 − 887) ∙ 9,81 ∙ (20 ∙ 10−6)2 |
|||||||||
= { |
|
|
|
∙ [ |
|
|
|
|
|
|
|
] + |
|
|
|
|
|
10,64 ∙ 10−3 ∙ 18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
18 ∙ 10,64 ∙ 10−3 |
|
|
||||||
|
|
1 − 0,4 ∙ √1 − (20 ∙ 10−6)2 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
1 − 0,4 |
4,7 |
19,8 |
|
|
19,8 |
|
|
1 − 0,6 |
|
|
|||||
|
∙ [ |
|
|
|
] ∙ |
} ∙ |
|
|
∙ 4,43 ∙ |
= |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
(3 − 1,25 − 1) |
(3,6 − 1,25 − 1) |
1 − 0,5(0,6 − 0,2) |
||||||||||||
|
|
1 − 0,4 ∙ √1 − (20 ∙ 10−6) |
|||||||||||||||
= 0,00627 м3/с
Консорциум « Н е д р а »
где |
S н - часть аппарата занятого нефтью. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Для горизонтального отстойника: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
= R |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
− R |
|
|
− sin * cos |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
− R |
в |
|
− sin * cos |
|
|
|
|
; (2.10) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
180 |
|
|
|
|
|
|
в |
|
180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
S |
|
= 3.14 *1.5 |
2 |
−1.5 |
2 |
|
8,41* 3,14 |
|
|
|
|
|
|
−1,5 |
2 |
80 * 3,14 |
|
|
|
|
|
|
|
= 4,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
H |
|
|
|
|
|
|
− sin 8,41* cos8,41 |
|
|
|
− sin 80 * cos80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
н |
− |
к |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
69
(2.11)
(2.12)
(2.13)
Консорциум « Н е д р а »
70
|
|
= |
0,6 + 0,2 |
= 0,4 |
|
|||
ср |
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
расч = 542 |
|
м3 |
|
< реал = 700 |
м3 |
|||
сут |
сут |
|||||||
|
|
|
||||||
Вывод по технологическому расчету:
Отстойник перегружен, поэтому, на УПН необходимо разместить еще один отстойник. В ближайшее время по проекту планируется увеличение добычи жидкости. Поэтому дополнительный отстойник однозначно понадобится
Консорциум « Н е д р а »
71
|
|
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 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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 |
ф |
р |
=1 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
С1 - прибавка к расчетной толщине для компенсации коррозии, |
|
|||||||||
принимается равной |
С1 |
= 2мм ; |
|
|
|
|
|
|
||
;
Консорциум « Н е д р а »
С С Р D
2 -прибавка к расчетной толщине на минусовой допуск по толщине листа, принимается равной
- сумма прибавок к расчетным толщинам стенок;
- расчетное давление, Р =1МПа; - внутренний диаметр корпуса, мм
С |
2 |
|
= 0,8мм
72
;
|
|
|
C = C |
+ C |
2 |
; |
||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
С = 2 + 0,8 = 2,8 |
|||||||
|
|
|
3000 1 10 |
6 |
|
|
|
|
||
S |
|
= |
|
|
= 11,2мм |
|||||
p |
196 1 −1 |
10 |
6 |
|||||||
|
2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
S = 2,8 +11,2 = 14мм |
||||||||
;
Принимается S = 16 мм.
Проверим условия применения формул:
S − C |
0,1 |
|
D |
||
|
||
16 − 2.8 |
0,1 |
|
3000 |
||
|
0.0044 < 0,1 - Условие прочности выполняется.
Допускаемое внутреннее избыточное давление:
Р = |
2 |
p |
(S −C) |
|
|
||
|
|
|
|
|
D + (S + C) |
||
;
Консорциум « Н е д р а »