Карповского месторождения
.pdf62
Расчет показал, что установленный на площадке УПСВ «Карповская», объемом 100 м3 нефтегазовый сепаратор
(производительностью по нефти до 1800 м3/ч и по газу до 500000 м3/ч) справляется с поступающим потоком
газонефтяной смеси. 8. Технологический расчет отстойника
Настоящий расчет [11] составлен к отстойнику для отделения воды от нефти О-2/1 с диаметром корпуса 3400 мм на расчетное давление 1,0 МПа. Отстойник установлен на УПСВ «Карповская». Исходные данные взяты из регламента
эксплуатации УПСВ «Карповская»
Таблица 8.1
Исходные данные для расчета отстойника
Реальный расход эмульсии |
Q , м3/сек |
0,0159 |
|
|
|
Длина отстойника |
L, м |
24,66 |
|
|
|
Диаметр отстойника |
DB, м |
3,4 |
|
|
|
Высота нефтяной подушки |
h1, м |
1,8 |
|
|
|
Максимальный взлив |
h2, м |
0,7 |
|
|
|
Минимальный взлив |
h3, м |
0,2 |
|
|
|
Объемная доля дисперсной фазы до отстоя |
φН, % |
0,75 |
|
|
|
Объемная доля дисперсной фазы после отстоя |
φК, %; |
0,12 |
|
|
|
Плотность дисперсной фазы |
ρф, кг/м3 |
865 |
|
|
|
Плотность дисперсной среды |
ρс, кг/м3 |
1160 |
|
|
|
Вязкость дисперсной среды |
μс, Па·с |
0,001 |
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
63
Расчет отстойника
Расчет базируется на ряде следующих положений, качественно описывающих реальную картину гравитационного осаждения полидисперсной эмульсии в типа Н/В в стесненных условиях в двигающей жидкости [11].
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 [11]:
1. |
Пренебрежем толщиной входного слоя, который образуется между нефтью и водяной подушкой. |
|||
2. |
Будем вести расчет, используя понятие ( |
d |
MIN |
). |
|
||||
|
|
|
|
|
3. |
Будем считать время отстоя равным среднему времени движения эмульсии вдоль зоны отстоя. |
|||
|
Схема горизонтального отстойника |
|||
Консорциум « Н е д р а »
L
h |
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
D |
Э |
|
Э
Водянаяподушка
h |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В
Рис. 8.1
64
Н
h1
Зная |
|
Н |
и |
|
К |
, с помощью табл. 8.2 определяют минимальный размер капель |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
удаляются в данном отстойнике.
дисперсной фазы (
d |
m in |
|
), которые
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8.2 |
|
|
|
|
Усредненное распределение дисперсной фазы по d |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d м 10−6 |
3 |
4 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,05 |
0,15 |
0,2 |
0,18 |
0,15 |
0,08 |
0,05 |
0,03 |
0,03 |
0,02 |
0,02 |
|
0,04 |
|
|
||||||||||||
Консорциум « Н е д р а »
Для этого, вычисляют
указанные в ячейках величины
превысит) |
|
[18]. |
|
|
|
||
|
|
d = (d |
m |
|
|
|
как разницу
|
до тех |
|
in ) = 0,00001 м
Рассчитываются критерий Архимеда:
65
Н и В , двигаясь справа налево по нижней строке табл., суммируются пор пока найденное слагаемое не станет равным (или минимальным не
(8.1)
Ar = |
4 |
|
( |
ф.с. |
− |
д.с. |
) |
д.с. |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д.с. |
|
|
|
Ar = |
4 |
|
3 |
||
|
где Sн - часть аппарата занятого нефтью.
Для горизонтального отстойника:
d |
3 |
|
|
(8.2) |
|
|
|
|
· |
(1160 - 865)· 1160 0,00001·3 |
= ·4,56·10-4 |
2 |
||
|
0,001 · |
|
S |
= R |
2 |
2 |
|
− sin cos |
|
2 |
|
|
|
||
|
− R |
в |
|
− R |
в |
− sin cos |
, |
|||||
н |
|
|
|
180 |
|
|
|
|
|
180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
− h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
|
в |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
− h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
|
в |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
(8.3)
(8.4)
(8.5)
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 »
66
При
|
|
|
|
|
= |
|
н |
+ |
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(8.6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
ср |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,4/2 - 1,8 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
3,4/2 |
= 1,63 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,4/2 - 0,7 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
|
3,4/2 |
= 1,04 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
0,75 + 0,12 |
= 0,44 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sн |
= π· |
3,42 |
- |
3,42 |
1,63·π |
- sin 1,63·cos 1,63 |
|
· |
3,42 |
1,04·π |
- sin 1,04·cos 1,04 |
|
2 |
|||||||
|
4 |
4 |
|
180 |
|
4 |
|
180 |
|
= 10,03 м |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
r 36 |
, следовательно режим ламинарный. Для ламинарных условий оседания: |
|
|||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4.7 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
Q |
= |
( д.ф − д.с ) g dm in |
|
1 − ср |
|
|
|
|
|
+ |
( д.ф − д.с ) g d |
|
m in |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
н |
|
|
|
д.с 18 |
|
1 − |
|
1 − (d |
|
) |
2 |
|
|
|
|
18 д.с |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
m in |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
− |
ср |
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
1 − |
вх |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SН |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 − |
|
1 − (d |
|
) |
2 |
|
D − h − h |
|
D − h − h |
|
|
|
1 − 0,5 ( |
вх |
− |
вых |
) |
|
||||||||||||
ср |
m in |
|
в |
1 |
2 |
в |
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(8.7)
где Sн - часть аппарата занятого нефтью.
Q |
н |
|
=
( |
(865 - 1160)· 9.8 0,00001·2 |
|
1 - 0,44 |
|
|
|
4.7 |
||
18 · 0,001 |
· |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
2 |
|||||||
|
1- 0,44· |
1 - 0,00001 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
(865 - 1160)· 9.8 0,00001·2 |
|
1 - 0,44 |
|
|
4.7 |
24,66 |
|
24,66 |
|
1 - 0,75 |
|
3 |
||
+ |
18 · 0,001 |
· |
|
|
|
|
|
|
(3,4 - 1,8 - 0,7) |
)· · |
(3,4 - 1,8 - 0,7) |
·10,03· |
|
= 0,0457 |
м /сек |
|
|
2 |
|
||||||||||||
|
1- 0,44· |
1 - 0,00001 |
|
|
|
|
1- 0.5 (0,75-0,12) |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Консорциум « Н е д р а »
67
Выводы
Так как реальный объем эмульсии проходящей через отстойник меньше, чем его пропускная способность, следовательно, аппарат справляется. Дополнительного оборудования для отстоя нефти не требуется.
9. Гидравлический расчет сложного трубопровода, транспортирующего двухфазную жидкость
Технические условия для выполнения расчета
Определить потери давления, которые возникнут при движении по трубопроводу газожидкостной смеси от скважины №19 до АГЗУ-20. Представим сложный трубопровод, состоящий из нескольких участков, различающихся по величине диаметров рис. 9.1. Каждый участок рассчитывается отдельно как простой трубопровод. Общий перепад давления равен сумме потерь давления по участкам. Исходные данные взяты в соответствии с технологическим режимом эксплуатации добывающих скважин.
|
|
Схема движения газожидкостной смеси |
||
|
|
|
|
|
А |
B |
C |
D |
|
|
т. 8 |
т. 9 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Скв.19 |
|
|
АГЗУ-20 |
|
Консорциум « Н е д р а »
Рис. 9.1
Исходные данные для расчета
1. |
Длина участка АB, м |
L1 |
630 |
|
2. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке АB, м |
D1 |
0,073 |
|
3. |
Расход смеси на участке АB, м3/сек |
Q1 |
0,0009 |
|
4. |
Длина участка ВС, м |
L2 |
150 |
|
5. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке ВС, м |
D2 |
0,077 |
|
6. |
Расход смеси на участке ВС, м3/сек |
Q2 |
0,0009 |
|
7. |
Длина участка СD, м |
L3 |
631 |
|
8. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке СD, м |
D3 |
0,073 |
|
9. |
Расход смеси на участке СD, м3/сек |
Q3 |
0,0009 |
|
10. |
Плотность нефти, кг/м3 |
ρf |
874 |
|
11. |
Плотность растворенного в нефти газа, кг/м3 |
ρg |
1,024 |
|
12. |
Динамическая вязкость нефти, Па·с |
μf |
0,00743 |
|
13. |
Динамическая вязкость газа, Па·с; |
μg |
0,0000089 |
|
14. |
Объемная доля растворенного в нефти газа |
α |
0,27 |
|
15. |
Массовая доля растворенного в нефти газа |
х |
0,015 |
|
16. |
Абсолютная шероховатость, м |
e |
0,002 |
|
Результаты расчета
1. Определим методику расчёта.
Для этого найдём значения показателей W и f/ g и сравним их с табличными [12].
|
|
0,00743 |
|
|
f |
= |
= 834,83 |
||
0,0000089 |
||||
g |
|
|
|
68
Таблица 9.1
(9.1)
Консорциум « Н е д р а »
Удельную массовую скорость квазижидкости находим по формуле, (кг·м2/с):
W = |
G |
, |
|
S |
|||
|
|
где G – массовый расход, кг/с;
S – площадь сечения трубы, м2.
G = Q ,
(9.2)
(9.3)
G1 |
= 0,0009 · 874 = 0,7866 кг/с |
G2 |
= 0,0009 · 874 = 0,7866 кг/с |
G3 |
= 0,0009 · 874 = 0,7866 кг/с |
|
D |
|
|
S = |
2 |
, |
|
вн |
|||
|
|
||
|
4 |
|
|
|
|
|
3.14 · 0,0732 |
|
S1 = |
|
|
|
4 |
= 0,0042 м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.14 · 0,0772 |
||
S2 |
= |
|
4 |
=0,0047 м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.14 · 0,0732 |
||
S3 |
= |
|
4 |
=0,0042 м2 |
|
|
|
|
|
|
|
W1 |
= |
0,7866 |
=187,3 кг·м2/с |
||
|
|
|
|
0,0042 |
|
W2 |
= |
0,7866 |
=167,4 кг·м2/с |
||
|
|
|
|
0,0047 |
|
69
(9.4)
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 »