Карповского месторождения
.pdf
78
Находим число Рейнольдса на участке СD:
Re |
пер1(3) |
|
=
59.5
0,0552 = 1637,2
Reпер2(3) |
= |
665 - lg 0,055= 29611,32 |
|
|
0,055 |
Так как Reпер1(1) < Re1 < Reпер2(1), Reпер1(2) < Re2 < Reпер2(2) следовательно, имеем на участке АВ режим переходной
зоны, аналогично и для участка ВС. |
|
Для режима переходной зоны |
определяется по формуле Белоконя: |
= (1,83 lg Re−1.7) |
|
−1 |
(10.10) |
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
1 |
= |
((1,83 · lg 55386,32 – 1,7)2 )-1 = 0,02 |
||
2 |
= |
((1,83 · lg 22929,94 – 1,7)2 )-1 = 0,03 |
||
Так как Re3>Reпер2(3), следовательно, имеем режим квадратичного трения. Для режима квадратичного трения определяется по формуле Никурадзе:
= |
1 |
|
|
|
(10.11) |
(1,74 − 2 lg ) |
2 |
|
|
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
3 |
= |
|
= 0,02 |
|
|
(1,74-2·lg 0,055)2 |
|||
По формуле определим среднюю скорость течения жидкости, м/с:
Консорциум « Н е д р а »
79
v |
|
= |
4 Q |
||
c |
D |
2 |
|||
|
|
||||
|
|
|
|
||
По формуле (2.25) найдем потери
(10.12)
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
= |
|
|
4 · 0,009 |
|
|
|
|
c1 |
|
3.14 · 0,2072 = 0,28 м/с |
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||
|
v |
|
|
= |
4 · 0,0018 |
|
|
|
|
|
|
c 2 |
3.14 · 0,12 = 0,23 м/с |
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
vc 3 |
= |
|
4 · 0,0018 |
|
= 0,43 |
м/с |
|
|||
3.14 · 0,0732 |
|
|||||||||
в трубопроводе на участке АВ, ВС и CD: |
||||||||||
|
|
|
0,02·1000·400 ·0,2675672 |
Па |
||||||
Pтр1 = |
|
|
|
|
2· 0,207 |
= 1383 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Pтр2
=
0,03·1000·445 ·0,232 |
= 3531,07 |
Па |
|
2· 0,1 |
|||
|
|
Pтр3
=
0,02 ·1000· 885 ·0,432 |
= 22415,96 |
Па |
|
2· 0,073 |
|||
|
|
Общие потери на участках АВ, ВС и CD равны:
Pтр
= P |
+ P |
+ P |
тр1 |
тр2 |
тр3 |
=
1383 + 3531,07 +22415,96= 27330,03 Па
Консорциум « Н е д р а »
80
Выводы по расчету
Суммарные потери давления на трение и на местные сопротивления по длине трубопровода составляют 27330,03
Па.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.Дополнение к проекту разработки Карповского нефтяного месторождения Оренбургской области, 2011.
2.Технологический режим работы добывающих скважин ОАО «Оренбургнефть»
3.Перечень трубопроводов ОАО «Оренбургнефть», 2015г.
4.vgenergy.ru Поиск исследователей в области нефти и газа
5.РД 39-132-94 Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов.
6.Технологический регламент на эксплуатацию установки УПСВ «Карповская».
7.Технологический регламент на эксплуатацию установки УПН «Красноярская».
8.Технологический режим работы нагнетательных скважин ОАО «Оренбургнефть»
9.Перечень водоводов ОАО «Оренбургнефть», 2015г.
10.OСТ 39-225-88 Вода для заводнения нефтяных пластов. Требования к качеству.
Консорциум « Н е д р а »
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Консорциум « Н е д р а »
81
Литературный обзор на тему: «Современные способы обезвоживания нефти». Разделения эмульсий
Процессы разрушения нефтяных эмульсий предполагают последовательное осуществление таких операций, как сближение и флокуляция капель, разрушение бронирующих оболочек, коагуляция капель диспергированной воды до размеров, достаточных для дальнейшего их слияния под действием силы тяжести и затем осаждения укрупненных глобул на дно деэмульсационного аппарата. Капли, сближаясь, постепенно вылавливают защитный слой. Если силы
достаточно для полного разрушения бронирующих оболочек, капли сливаются.
Применяют ряд технологических приемов обезвоживания нефти. Выбор способа обезвоживания нефти и эффективность работы сооружений, для этого предназначенных, в значительной степени зависит от количества воды, а
также от состояния, в котором она находится. Вода, содержащаяся в сырой нефти, в некоторых случаях оказывается в свободном, т.е. недиспергированном, состоянии. Такая вода выделяется нефти путем осаждения. Чаще вода в сырой нефти находится в диспергированном состоянии в виде эмульсии воды в нефти. Имеются две разновидности таких эмульсий: механические нестабилизированные и стабилизированные поверхностно-активными веществами. Это различие эмульсий являются весьма существенным при обезвоживании нефти. Вода из нестабилизированных эмульсий сравнительно легко отделяется путем обычного отстаивания, а также путем отстаивания с умеренным обогревом. Для отделения воды из стойких мелкодисперсных стабилизированных эмульсий требуются более сложные приемы, такие как интенсивное нагревание, химическая обработка, электрическая обработка, а также комбинирование этих приемов.
При проектировании сооружений для обезвоживания нефти при конкретных производственных условиях необходимо проводить исследование нефтей, подвергаемых обезвоживанию. При таких исследованиях выявляется
Консорциум « Н е д р а »
82
содержание воды в нефти, вид и число примесей в воде, а также состояние, в котором вода находится в нефти. Процессы обезвоживания и обессоливания совершенно аналогичны, так как вода извлекается из нефтей вместе с растворенными в ней минеральными солями. При необходимости, для более полного обессоливания, можно подавать дополнительно в
нефть пресную воду, которая растворяет минеральные соли.
К механическим способам обезвоживания относятся: отстаивание, центрифугирование и фильтрация. Отстаивание применяется для обработки нестойких эмульсий. При этом взвешенные частицы расслаиваются вследствие разности плотностей компонентов. В расчетах, связанных с проектированием отстойников, скорости падений частиц воды в нефти вычисляются по формулам:
при 2 < Rе < 500
при Re > 500
Анализ показывает, что основными факторами, влияющими на эффективность разделения эмульсий, являются:
1)плотность жидкостей, составляющих эмульсию (различие плотностей фаз эмульсий является основной причиной, вызывающей их гравитационное разделение);
2)вязкость жидкостей, составляющих эмульсию, особенно вязкость сплошной фазы, т.е. дисперсионной среды
(этот фактор оказывает значительное влияние)
3) диаметр частиц дисперсной фазы (данный фактор имеет большое значение, так как скорость падения капли дисперсной фазы возрастает пропорционально квадрату ее диаметра);
Консорциум « Н е д р а »
83
4)ускорение движения частиц, которое в поле естественного тяготения равно ускорению свободного падения;
5)площадь поверхности отстаивания.
Выявление указанных факторов и характера их влияния позволяют наметить технические приемы повышения эффективности разделения эмульсий. Принципиальными основами этих приемов являются:
1) повышение температуры обрабатываемых эмульсий, которое снижает вязкость жидкостей, составляющих эмульсию, и уменьшает поверхностное натяжение на границе раздела фаз (на этом принципе основаны термические методы обезвоживания нефти);
2)увеличение размеров частиц выделяемой диспергированной жидкости за счет различных приемов деэмульсации, в частности, деэмульсация при помощи химических реагентов и электрического поля (на этом принципе основаны химические и электрические методы обезвоживания нефти);
3)увеличение скорости движения частиц дисперсной фазы путем замещения естественной силы тяжести более мощной центробежной силой. При этом способе на воду и механические примеси действует центробежная сила.
Плотность воды и механических примесей выше плотности нефти, и частицы под действие центробежной силы прижимаются к стенке и, коагулируя, стекают вниз. Но метод центрифугирования низкопроизводителен, сложен, дорог
иширокого применения на промыслах не нашел;
5)увеличение полезной площади отстаивания без увеличения общей площади отстойника. На этом основано применение параллельных пластин в горизонтальных отстойниках и разделительных дисков в сепараторах.
Консорциум « Н е д р а »
vk.com/id446425943
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Консорциум « Н е д р а »
84
Эффективность разделения эмульсий снижается при наличии в них взвешенных частиц, плотность которых мало отличается от плотности, дисперсной среды (сплошной фазы). Не поддаются очистке механическими методами стойкие стабилизированные мелкодисперсные эмульсии. Значительная часть эмульсий воды в нефти относится к этой категории.
Отрицательное влияние на разделение эмульсий оказывают неблагоприятные гидравлические условия отстаивания,
такие как турбулентность, конвекция потоков, перемешивание и др. Значительное повышение эффективности разделения нефтяных эмульсий достигается путем комбинированного использования гравитационного отстаивания в
сочетании с термическими, химическими и электрическими методами обработки нефти в процессе ее обезвоживания.
Термическое обезвоживание нефти
Одним из основных современных приемов обезвоживания нефти является термическая или тепловая обработка,
которая заключается в том, что нефть, подвергаемую обезвоживанию, перед отстаиванием нагревают. Нагрев вызывает разрушение эмульсии воды в нефти и способствует коалесценции мелких капель воды в более крупные. В водонефтяной эмульсии на поверхности частиц воды образуются бронирующие слои, состоящие из асфальто-смолистых веществ и парафинов. При обычной температуре эти слои создают прочную структурную оболочку, которая препятствует слиянию капель. При повышении температуры вязкость веществ, составляющих защитные оболочки, значительно уменьшается.
Это приводит к снижению прочности таких оболочек, что облегчает слияние глобул воды. Кроме того, в результате нагревания понижается вязкость нефти, что способствует ускорению выделения воды из нефти путем отстаивания. В
сочетании только с отстаиванием такая обработка применяется редко.
Консорциум « Н е д р а »
85
В современных условиях тепловая обработка обычно используется как составной элемент более сложных комплексных методов обезвоживания нефти, например, в составе термохимического обезвоживания (в сочетании с химическими реагентами и отстаиванием), в комплексе с электрической обработкой и т.д. Нагревание нефти,
подвергаемой обезвоживанию, осуществляется в специальных нагревательных установках. Разработано большое число разновидностей таких установок. Нагреватели устанавливают в технологической линии обезвоживания нефти после отделения (сепарации) из нефти газов, но ранее ввода нефти в отстойник.
Механическое обезвоживание нефти.
Основная разновидность механического обезвоживания нефти — гравитационное отстаивание. Применяют два вида режимов отстаивания периодический и непрерывный, которые соответственно осуществляются в отстойниках периодического и непрерывного действия. В качестве отстойников периодического действия обычно применяют цилиндрические отстойные резервуары (резервуары отстаивания), аналогичные резервуарам, которые предназначены для хранения нефти. Сырая нефть, подвергаемая обезвоживанию, вводится в резервуар при помощи распределительного трубопровода (маточника). После заполнения резервуара вода осаждается в нижней части, а нефть собирается в верхней части резервуара. Отстаивание осуществляется при спокойном (неподвижном) состоянии обрабатываемой нефти. По окончании процесса обезвоживания нефть и вода отбираются из отстойного резервуара. Положительные результаты работы отстойного резервуара достигаются только в случае содержания воды в нефти в свободном состоянии или в состоянии крупнодисперсной нестабилизированной эмульсии.
Консорциум « Н е д р а »