Красноярского месторождения
.pdf
90
Рис.8.1
Расчет сепаратора
Задаемся первым давлением схождения, которое для нефтегазовых систем должен быть не менее 35,0 МПа.
Выбираем величину 68.95 МПа, рекомендуемую в методическом указании.
По справочным таблицам находим константы равновесия для всех компонентов исходной смеси
Таблица 8.2
Ki
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
i- |
n- |
i- |
n- |
H2S |
|
|
|
|
|
C4H10 |
C4H10 |
C5H12 |
C5H12 |
|
5,30 |
114,00 |
25,00 |
5,00 |
10,00 |
0,80 |
0,90 |
0,99 |
0,88 |
5,30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для расчета состава фаз необходимо определить долю отгона при заданных температуре, давлении и составе сырья.
Доля отгона рассчитывается из уравнения равновесия для парожидкостной смеси. При заданных температуре, давлении
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»
|
|
91 |
и составе исходной смеси, поступающей на разделение, рассчитывают долю отгона |
методом последовательных |
|
|
n |
|
приближений. Для этого задают долю отгона по уравнению равновесия подсчитывают |
x |
|
|
i . Если полученная сумма |
|
|
i=1 |
|
равно единице, то значение доли отгона выбрано правильно. В противном случае необходимо задать новое значение е,
добиваясь, чтобы сумма в левой части уравнения была равна единице. Подбор значения доли отгона произведен с помощью пакета MSOffice.
|
|
n |
|
|
n |
|
y |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
x |
= |
|
|
i |
|
|
= 1 |
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
(8.1) |
||
|
|
|
1 |
+ e (K |
|
−1) |
|
|||||
|
|
i=1 |
|
|
i=1 |
i |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где |
x |
i -мольная доля компонентов в жидкой фазе; å - мольная доля отгона. |
||||||||||
|
||||||||||||
При полученном значении доли отгона рассчитывают содержание каждого компонента в жидкой фазе по
уравнению (8.2):
n |
|
|
n |
|
y |
0 |
|
|
|
|
x |
= |
|
|
i |
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
(8.2) |
||
|
1 |
+ e (K |
|
−1) |
|||||
i=1 |
|
|
i=1 |
i |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Мольный состав паровой фазы рассчитывают по уравнению:
n |
n |
|
|
Ki |
|
0 |
|
n |
|
yi |
= |
|
|
yi |
|
= Ki xi = 1 |
(8.3) |
||
1 |
+ e |
(K |
|
−1) |
|||||
i=1 |
i=1 |
i |
i=1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
Контролем правильности проведения расчета является выполнения равенства (8.2) и (8.3).
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»
92
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xi |
|
|
|
|
|
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
i-C4H10 |
n-C4H10 |
i-C5H12 |
n-C5H12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,000 |
0,000 |
0,002 |
0,008 |
0,002 |
0,704 |
0,169 |
0,040 |
0,074 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
yi |
|
|
|
|
|
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
i-C4H10 |
n-C4H10 |
i-C5H12 |
n-C5H12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,001 |
0,027 |
0,057 |
0,040 |
0,019 |
0,564 |
0,152 |
0,039 |
0,100 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитываем молекулярную массу отсепарированной нефти в стандартных условиях
M |
0 |
= 0,2 |
|
|
0,11 |
|
|
|
|
||
|
H |
|
н |
|
н |
M H0 = 0,2 868 (12,5 10−3 )0,11
(8.4)
= 107 ,20а.е.м.
Молекулярная масса остатка в стандартных условиях определяем по формуле института «Гипровостокнефть»
M00 =1,011 MН0 + 60 |
|
(8.5) |
|||
M |
0 |
=1,011 107,20 |
+ 60 |
=168,38а.е.м. |
|
0 |
|||||
|
|
|
|
||
Находим молекулярные массы жидкой и газовой фаз в сепараторе
Консорциум « Н е д р а »
M M
н= n= M i xi
i1
Г= n= M i yi
i1
93
(8.6)
(8.1)
Таблица 8.4
МН
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
|
i-C4H10 |
n-C4H10 |
i-C5H12 |
n-C5H12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,01 |
0,01 |
0,04 |
0,24 |
0,08 |
|
40,86 |
9,80 |
2,87 |
5,33 |
59,23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МГ |
|
|
|
|
|
CO2 |
N2 |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
|
i-C4H10 |
n-C4H10 |
i-C5H12 |
n-C5H12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,03 |
0,76 |
0,90 |
1,21 |
0,84 |
|
32,68 |
8,82 |
2,84 |
7,20 |
55,29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Находим максимальную объемную нагрузку на сепаратор
Q |
= Q |
Ж |
(1 − |
В |
) |
н |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
н |
(8.8)
3 |
/ сут |
=1080 (1−0,40) = 648м |
Принимая плотность нефти в сепараторе равной плотности отсепарированной нефти для создания необходимого запаса надежности, находим массовую нагрузку сепаратора по нефти
Консорциум « Н е д р а »
94
G |
н |
= Q |
Н |
|
Н |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
G |
н |
= 648 868 = 562464 |
|
|
|
|
|
|
(8.9)
кг/сут=6,51кг/сек
Находим массовую нагрузку по газу на сепаратор
G |
г |
= G |
н |
е |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
G |
à |
= 562464 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4,73 =
(8.10)
2483771кг/сут=28,75 кг/сек
Рассчитываем объемную нагрузку на сепаратор по газу
Q |
|
= |
22.4 G |
Г |
|
(8.11) |
||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
г |
|
М |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
QГ |
= |
22,4 2483771 |
|
= 1006262,06м3 |
/ сут =11,64 кг/сек |
||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
55,29 |
|
|
|
|
Зная QЖ, QГ, РРАБ и ТРАБ по любому из справочников находим марку необходимого сепаратора.
Вывод
Исходя из исходных и расчетных данных, выбираем нефтегазовый сепаратор НГС-II-П-0,6-3000-2-Т-И.
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»
95
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 скв.183
до АГЗУ-15 Красноярского месторождения, от АГЗУ-15 до врезки в напорный трубопровод рис. 9.1.
Схема движения газожидкостной смеси
А |
B |
C |
|
|
|
Скв.183
АГЗУ-15 |
Точка врезки |
Рис. 9.1
Таблица 9.1
Исходные данные для расчета
1. |
Длина участка АB, м |
L1 |
1141 |
|
|
|
|
2. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке АB, м |
D1 |
0,077 |
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
96
3. |
Расход смеси на участке АB, м3/сек |
Q1 |
0,0011 |
|
|
|
|
|
|
4. |
Длина участка ВС, м |
L2 |
82 |
|
|
|
|
|
|
5. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке ВС, м |
D2 |
0,102 |
|
|
|
|
|
|
6. |
Расход смеси на участке ВС, м3/сек |
Q2 |
0,0028 |
|
|
|
|
|
|
7. |
Плотность нефти, кг/м3 |
ρf |
850 |
|
|
|
|
|
|
8. |
Плотность растворенного в нефти газа, кг/м3 |
ρg |
1,163 |
|
|
|
|
|
|
9. |
Динамическая вязкость нефти, Па·с |
μf |
0,00184 |
|
|
|
|
|
|
10. |
Динамическая вязкость газа, Па·с; |
μg |
0,0000087 |
|
|
|
|
|
|
11. |
Объемная доля растворенного в нефти газа |
α |
0,25 |
|
|
|
|
|
|
12. |
Массовая доля растворенного в нефти газа |
х |
0,015 |
|
|
|
|
|
|
13. |
Абсолютная шероховатость, м |
e |
0,0015 |
|
|
|
|
|
|
Результаты расчета
1.Определим методику расчёта.
Для этого найдём значения показателей W и f/ g и сравним их с табличными [15].
Консорциум « Н е д р а »