Кабановского месторождения2
.pdf
84
GВ = 33262·0,8 = 26609,6 кг/ч.
Массу нефти, поступающей в составе эмульсии с месторождений, рассчитаем по формуле кг/ч;
GН = GЖ – GВ,
где GН – массовый расход нефти, поступающей в составе эмульсии с месторождений, кг/ч;
GН = 33262-26609,6 = 6652 кг/ч.
Материальный баланс отстойника
GН + GВвх = GН + GПВ + GВвых
GН– массовый расход нефти, проходящий через отстойник, кг/ч;
GВвх – массовый расход воды, поступающей в отстойник, кг/ч;
GПВ – массовый расход подтоварной воды, сбрасываемой из отстойника, кг/ч;
GВвых – массовый расход воды в составе эмульсии на выходе из отстойника, кг/ч;
Обводненность жидкости на выходе из отстойника найдем по формуле:
GВых
Ввых= GН +ВGВыхВ .
Ввых = 20%масс.
Расход воды рассчитаем из формулы:
GВвых = (GН · Ввых) / (1 – Ввых) = 6652·0,2/1-0,2 = 1663 кг/ч
Консорциум « Н е д р а »
85
Массовый расход подтоварной воды:
GПВ = GВвх – GВвых = 26609 – 1663 = 24947 кг/ч.
Таблица 2.9
Материальный баланс отстойника
Статьи баланса |
% масс. |
кг/ч |
Приход: |
|
|
1. Нефтегазовая смесь, |
100,0 |
33262 |
в том числе вода |
80 |
26609 |
Итого |
100,0 |
33262 |
Расход: |
|
|
1. Нефть сырая |
20 |
6652 |
Вода в составе эмульсии |
0,5 |
1663 |
2. Вода подтоварная |
79,5 |
24947 |
Итого |
100 |
33262 |
Расчет линейной скорости и времени пребывания жидкости в отстойнике:
Отстойник О-1
Диаметр отстойника для обеспечения ламинарного режима в отстойнике рассчитываем по формуле:
d = |
V |
|
|
ж |
|
|
|
|
|
|
|
|
1820 |
ж |
, |
|
|
||
|
|
|
где d – минимальный диаметр отстойника, обеспечивающий в нем ламинарный режим, м;
Консорциум « Н е д р а »
86
Vж – объемный расход жидкости, м3/мин;
ж – кинематическая вязкость жидкости, м2/с.
Объемный расход жидкости, проходящей через отстойник О-1,
V |
= |
G |
ж |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
ж |
|
60 |
25 |
|
|
|
ж |
||
|
|
|
|
|
где Gж – массовый расход жидкости, походящей через О-1, кг/ч;
Gж = 33262 кг/ч;
ρж25– плотность жидкости при температуре в отстойнике О-1, кг/м3
Плотность нефти при температуре 25 0С в О-1 рассчитываем по
|
25 |
= |
20 |
|
1 |
|
|
|
|
||
|
н |
|
н |
1 |
+ (t - |
|
|
|
|
где ρ25н – плотность нефти при температуре 25 0С в О-1, кг/м3;
ρ20н – плотность нефти при 20 0С, кг/м3;
ρ20н = 876 кг/м3;
- коэффициент термического расширения нефти, 1/0С;
= 0,000682 1/0С;
t – температура в О-1, 0С;
рассчитываем по формуле
,
формуле
, 20)
Консорциум « Н е д р а »
87
t = 25 0С
25
н
= 876 |
1 |
|
|
|
|
1 |
+ 0,000682(25 |
− 20) |
=
873 кг/м3.
Рассчитываем плотность жидкости при температуре в О-1
ρ25ж = 873 . (1-0,8) + 1176 . 0,8 = 1103 кг/м3.
Рассчитываем объемный расход жидкости
V |
= |
33262 |
= |
|
|
|
|||
ж |
|
60 |
1103 |
|
|
|
|
||
0,7 м3/мин
Кинематическую вязкость жидкости рассчитываем по формуле
|
|
|
|
ж = |
|
25 |
, |
|
25 |
||
25 |
|
ж |
|
|
|
ж |
|
|
|
|
|
где ν25ж – кинематическая вязкость жидкости при температуре 250С в О-1, м2/с;
μ25ж – динамическая вязкость жидкости при температуре 250С в О-1, Па . с;
Вязкость жидкости определяем по формуле Бринкмана
|
|
|
|
|
|
|
= |
25 |
|
25 |
н |
|||
|
|
|||
|
ж |
|
(1− В |
|
|
|
|
||
|
|
|
вх |
где Ввх – обводненность жидкости на сходе в О-1, доли единицы;
Ввх = 80 %масс.
Динамическую вязкость нефти при температуре в отстойнике
) |
2,5 |
, |
|
|
О-1 рассчитываем по формуле
Консорциум « Н е д р а »
|
25 |
= |
1 |
(С |
20 |
) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
н |
|
С |
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
88
,
где μ20н = 183 . 10-3 Па . с;
С – коэффициент, равный 100;
- коэффициент, определяемый по формуле
= |
|
1 |
|
|
|
−3 |
|
20 |
|
||
1+1,44 10 |
(t - 20)lg(С |
) |
|||
|
н |
||||
|
|
|
|
,
где t – температура в О-1, 0С;
t = 25 0С;
= |
1 |
= 0,99 . |
1+1,44 10−3 (26 −20)lg(100 183 10-3 ) |
Рассчитываем динамическую вязкость нефти при температуре в отстойнике О-1
|
25 |
= |
1 |
(100 183 10 |
−3 |
) |
0,99 |
= |
н |
100 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,178 Па .с.
Рассчитываем динамическую вязкость жидкости при температуре в отстойнике О-1
|
25 |
= |
0,178 |
= |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ж |
|
(1+ 0,8) |
2,5 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
0,4 Па .с.
Рассчитаем кинематическая вязкость жидкости:
25
ж
= |
0,04 |
= 3,7 |
10 |
|
1103 |
||||
|
|
|
−4
м2/с.
Консорциум « Н е д р а »
89
Рассчитываем минимальный диаметр отстойника:
d m in |
= |
|
|
|
0,7 |
|
|
|
=1,08 |
м. |
||
1820 |
3,7 10 |
−4 |
||||||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
Линейную скорость движения жидкости в О-1 рассчитываем по формуле |
||||||||||||
|
|
|
w = |
V |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
ж |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
S |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где w – линейная скорость движения жидкости в отстойнике О-1, м/мин; |
|
|||||||||||
Vж – объемный расход жидкости в отстойнике О-1, м3/мин; |
|
|
|
|
|
|||||||
Vж = 2,4 м3/мин; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S – площадь сечения отстойника О-1, м2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитываем площадь сечения отстойника О-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
S |
|
= |
|
ф |
, |
|
|
||
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где dф – фактический диаметр отстойника О-1, м; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dф = 3,2 м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
= |
|
3,14 32 |
|
= |
7,07 м2. |
|
|||||
4 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рассчитываем скорость движения жидкости в отстойнике О-1:
Консорциум « Н е д р а »
90
w |
= |
0,7 |
= |
|
7,07 |
||||
|
|
|
0,1 м/мин =0,002 м/с.
Рассчитываем время пребывания жидкости в отстойнике О-1:
= |
l |
, |
|
w лин |
|||
|
|
где l – длина отстойника, м;
l = 19,3 м (по паспорту на оборудование); w = 0,1 м/мин (определено ранее);
=19,3 =187
0,1
мин.
Вывод: Фактический диаметр О-1 равен dф = 3 м. Так как. dф > dmin, следовательно ламинарное движение жидкости в отстойнике О-1 обеспечено. Время пребывания жидкости в отстойнике 181 минут.
|
|
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 |
|
Консорциум « Н е д р а »
91
6. Температура |
|
70 0С |
|
|
Расчет толщины стенки обечайки корпуса, работающей под внутренним давлением. |
||
|
|
S p = |
PD |
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
2 Эр |
− |
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 фр =1; |
|
|
|
|
|
|
С1 - прибавка к расчетной толщине для компенсации коррозии, |
|
|
|
|||
принимается равной С1 |
= 2мм ; |
|
|
|
|
|
С2 -прибавка к расчетной толщине на минусовой допуск по толщине листа, принимается равной |
||||||
С - сумма прибавок к расчетным толщинам стенок; |
|
|
|
|
||
Р - расчетное давление, |
Р =1МПа |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D - внутренний диаметр корпуса, мм
С |
2 |
|
= 0,8мм
;
C С
= = 2
C |
+ C |
2 |
; |
1 |
|
||
+ 0,8 = 2,8 |
|||
Консорциум « Н е д р а »
S p |
= |
|
3000 1 10 6 |
= 11,2мм |
|
196 1 −1 10 6 |
|||
|
2 |
|
||
|
|
S = 2,8 +11,2 = 14мм |
||
92
;
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) |
|||
|
2 196 10 |
6 |
1(14 − 2.8) |
||||
P = |
|
||||||
3000 + (14 |
− 2.8) |
||||||
|
|||||||
)
;
=1.8МПа
Т.к
Р
P
, т.е 1<1.8, то условие прочности обечайки по внутреннему давлению – Выполняется.
Расчет толщины стенки эллиптического днища, работающего под внутренним давлением.
S1 p
=
P R 2 − 0.5 P
;
Консорциум « Н е д р а »
93
S1 = S1p +C1
|
C = C |
+ C |
2 |
+ C |
3 |
= 2 + |
0,8 + 3 = 5,8мм |
||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
10 |
6 |
3000 |
|
|
|
|||
S |
= |
|
|
|
= 11.2мм |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|||
1 р |
2 1 196 − |
0.5 1 |
10 |
|
|||||||
|
|
|
|||||||||
|
S = 11.2+5.8 = 17 мм. |
||||||||||
|
Принимаем S1 |
= 18 мм . |
|||||||||
Проверим условие применения формул:
0,2 |
H |
0,5 |
|||
|
D |
||||
|
|
|
|
|
|
0.002 |
S |
1 |
− C |
0,1 |
|
|
|
|
|||
|
|
D |
|
||
|
|
|
|
|
|
0,2 H
750 |
|
|
3000 |
||
|
||
= 0.25 |
||
0,5 ; D =
0,2 0,25 0,5 0.25 3000 = 750мм
0,002 S1 D−C 0,1 ;
0,002 0,0045 0.1
-Условие выполняется.
Расчет необходимости укрепления отверстий в обечайке.
Консорциум « Н е д р а »