Карлово-Сытовского месторождения
.pdf
53
d p d0 ;
111,4 < 50.8 – Условие выполняется, укрепление штуцеров не требуется.
2.4 Расчет нефтегазового сепаратора
Технологический расчет
Сепаратор находится на УПН.После отстойника расход жидкости падает до 60 м3/сут.
1.Объемная нагрузка сепаратора по поступающей жидкости:
2.Обводненность продукции:
3.Рабочее давление в сепараторе:
4.Рабочая температура в сепараторе:
5.Плотность сепарированной нефти в стандартных условиях:
6.Динамическая вязкость сепарированной нефти:
7.Газонасыщенность жидкости, поступающей в сепаратор:
8.Объемный состав газа в стандартных условиях
Азот |
21,22 |
Углекислый газ |
0,76 |
Метан |
10,16 |
Этан |
14,11 |
Пропан |
20,82 |
Изобутан |
6,02 |
Нбутан |
14,06 |
Изопентан |
12,46 |
|
|
Таблица 2.2
Исходные данные для расчета:
Q = 60 |
|
3 |
|||
|
|
|
|
м /сут. |
|
|
н |
= 0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P=0.8 Мпа |
|
||||
T = 40 |
С |
|
|||
|
=842 |
|
3 |
||
н |
|
|
кг/см |
||
|
|
|
|
|
|
|
н |
= 7,2 |
мПа с |
||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Г0 |
=17,6 |
м3/т. |
|||
|
|
||||
Константы равновесия
125
3
28
6.5
1.8
0,8
0,65
0,24
Консорциум « Н е д р а »
54
Нпентан |
0 |
0,2 |
Нгексан |
0 |
0,071 |
|
||
|
|
|
Гептан |
0 |
0,0181 |
|
|
|
|
|
|
Остаток |
0,39 |
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 »
55
Рис 2.2
Консорциум « Н е д р а »
56
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 = 0.1411 ∙ [1 − |
|
|
|
|
|
|
120 |
|
|
∙ (1 − |
|
|
1 |
)] = 0,0401 |
||||||||
0.00720.11 ∙ 17,6 + 120 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
6,5 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.3 |
|
|
Объемный состав исходной смеси на входе в сепаратор |
||||||||||||||||||||
|
Zi.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0,034 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
0,003 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
0,019 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
0,040 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
0,130 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
0,073 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
0,255 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
0,258 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
0,000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
0,000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
0,000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
0,166 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
57
0,9777
3. Определяем, в каком состоянии находится исходная смесь на входе в сепаратор – в однофазном или двухфазном.
∑ ∙ ≤
=
n
∑ Zi0 ∙ Ki = 0,9777 ≤ 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)
0.04012 = 1 + 6,5 ∙ (1 − 1) = 0.0401
Zi0 Ki
i = L + Ki ∙ (1 − L)
0.0401 ∙ 6,52 = 1 + 6,5 ∙ (1 − 1) = 0,261
Мольные составы фаз внутри сепаратора.
Xi |
Yi |
(2.14)
(2.15)
Таблица 2.4
Консорциум « Н е д р а »
58
0,034 |
0,079 |
0,003 |
0,010 |
0,019 |
0,424 |
0,040 |
0,261 |
0,130 |
0,234 |
0,073 |
0,058 |
0,255 |
0,033 |
0,258 |
0,010 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
∑X = 0,9777 |
∑Y =1,112 |
|
|
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 = 1,112 −1 = 0,112
если
Xi 1 |
по формуле: |
|
= 1,000 − Уi
Консорциум « Н е д р а »
|
|
|
|
|
|
|
|
|
59 |
В |
первом |
случае |
откорректированная |
мольная |
доля |
метана |
находится |
по |
формуле: |
XiOTK = Xi − ∆ XiOTK = −0.112
6. Рассчитаем молярную массу отсепарированной нефти:
Мн |
= 0,2 |
|
|
0,11 |
(2.16) |
|
|||||
|
|
н |
|
н |
|
МН = 0,2∙842∙7,20,11 =209,2
7. Молекулярную массу остатка определяют по формуле института «Гипровостокнефть»:
М =1,011 М +60 0 н
М0 =271,5
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 =60 ∙(1-0,1) =54 м3/сут
11. Принимая плотность нефти в сепараторе равной плотности отсепарированной нефти (для необходимого запаса надежности), найдем массовую нагрузку сепаратора по нефти:
(2.17)
создания
G |
Н |
= Q |
|
(2.18) |
|
н |
н |
|
GH =54∙ 842=45468 кг/сут =0,526 кг/с
Консорциум « Н е д р а »
Консорциум « Н е д р а »
60
Результаты расчета.
Qрасч = 54 м3/сут <Qреал = 60 м3/сут.
Сепаратор |
перегружен, |
необходимо |
установить |
дополнительные |
сепараторы. |
Консорциум « Н е д р а »
61
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:
Исполнительная толщина стенки обечайки:
S≥ Sr+C
где C=2,8 мм - сумма прибавок к расчетной толщине стенки
Консорциум « Н е д р а »