Краснонивского месторождения
.pdf
70
Определение методика расчета
W,кг/м2 ∙ с
До 100
Свыше 100
Независимо
Так как |
|
н |
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
н |
|
Методика расчета |
|
в |
|
|
Свыше 1000 |
Локкарта-Мартенелли |
||
Свыше 1000 |
Чисхолма |
||
До 1000 |
Фриделя |
||
и > 100, то применяем методику Чисхолма.
Исходное уравнение:
∆ = ∆ |
+ ∆ |
∙ (Г2 − 1) ∙ { ∙ [х ∙ (1 − х)]2− |
|
+ х2− } |
|
2 |
(2.10) |
||||
0 |
0 |
|
|
|
|
Определим параметр Чисхолма для шероховатых труб:
Г2 = н = 827 = 752г 1,1
Найдем массовое газосодержание:
х = ;
где = ∙ ;
= ∙ = 1,36 ∙ 10−3 ∙ 0,2 = 2,7 ∙ 10−4 м3/с= 2,7 ∙ 10−4 ∙ 1,1 = 2,99 ∙ 10−4 кг/с
Тогда:
х = 2,99 ∙ 10−4 = 2,65 ∙ 10−4 1,13
Консорциум « Н е д р а »
71
Для шероховатых труб: → 0.
Наконец найдем перепад давлений:
∆ = 12836 + 12836 ∙ (827 − 1) ∙ ∙ {15 ∙ [0,000265 ∙ (1 − 0,000262)]2 + 0,0002622} = 14836 Па
Сравним фактические и рассчитанные перепады давления: Скв №214
∆ факт = 15000 Па; ∆ расч = 14836 Па;
∆= 15000 − 14836 = 1,09% 15000
Из расчёта делаем вывод, что трубопровод работает в нормальном режиме. Погрешность между фактическими показателями и расчетными не превышают 5%, это говорит о том, что внутри трубопровода отсутствуют отложения, уменьшающие внутреннее сечение, и увеличивающие потери на трение.
Расчет нефтегазового сепаратора
Технологический расчет
Сепаратор находится на ДНС. Отделяется только газ. Суммарный дебит месторождения 1240 м3/сут. С запасом возьмем 1300 м3/сут.
Таблица 2.2
Исходные данные для расчета:
1. Объемная нагрузка сепаратора по поступающей |
Q =1300 м3/сут. |
Консорциум « Н е д р а »
72
|
жидкости: |
|
|
|
|
|
|
2. Обводненность продукции: |
|
|
= 0,8 |
||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
||||
3. Рабочее давление в сепараторе: |
|
P=0.8 Мпа |
|||||
4. Рабочая температура в сепараторе: |
|
T = 40 |
С |
||||
5. Плотность сепарированной нефти в стандартных |
|
= 827 кг/см3 |
|||||
|
условиях: |
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
6. Динамическая вязкость сепарированной нефти: |
|
= 7,53 |
мПа с |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
н |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
7. Газонасыщенность жидкости, поступающей в |
Г0 |
= 85,6м3/т. |
|||||
|
сепаратор: |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
8. Объемный состав газа в стандартных условиях |
Константы равновесия |
||||||
Азот |
|
6,39 |
|
|
|
125 |
|
Углекислый газ |
|
0,48 |
|
|
|
3 |
|
Метан |
|
37,27 |
|
|
|
28 |
|
Этан |
|
22,02 |
|
|
|
6.5 |
|
Пропан |
|
18,78 |
|
|
|
1.8 |
|
Изобутан |
|
2,27 |
|
|
|
0,8 |
|
Нбутан |
|
6,72 |
|
|
|
0,65 |
|
Изопентан |
|
2,1 |
|
|
|
0,24 |
|
Нпентан |
|
2,04 |
|
|
|
0,2 |
|
Нгексан |
|
1,58 |
|
|
0,071 |
||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Гептан |
|
0,35 |
|
|
0,0181 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Остаток |
|
6,39 |
|
|
|
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 »
73
Рис |
2.2 |
Консорциум « Н е д р а »
74
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 |
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Zi0 = Y i0 1 |
|
0,11 |
Г 0 |
+120 |
|
|
|
н |
|||
|
|
|
|
|
1204 = 0.2202 ∙ [1 − 0.007530.11 ∙ 85,6 + 120
Объемный состав исходной смеси на входе в сепаратор.
|
Zi.0 |
|
1 |
|
0,0304 |
2 |
|
0,0031 |
3 |
|
0,1826 |
4 |
|
0,1217 |
5 |
|
0,1437 |
6 |
|
0,0257 |
7 |
|
0,0863 |
8 |
|
0,0562 |
9 |
|
0,0636 |
10 |
|
0,1251 |
11 |
|
0,1039 |
12 |
|
0,0304 |
|
|
1 |
|
|
− |
|
|||
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Ki |
||
|
|
|
|
|
1 ∙ (1 − 6,5)] = 0,1217
Таблица 2.3
Консорциум « Н е д р а »
75
0,94
3. Определяем, в каком состоянии находится исходная смесь на входе в сепаратор – в однофазном или двухфазном.
∑ ∙ ≤
= n
∑ Zi0 ∙ Ki = 0,94 ≤ 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)
0.12172 = 1 + 6,5 ∙ (1 − 1) = 0.1217
Zi0 Ki
i = L + Ki ∙ (1 − L)
0.1217 ∙ 6,52 = 1 + 6,5 ∙ (1 − 1) = 0,346
Мольные составы фаз внутри сепаратора.
(2.14)
(2.15)
Таблица 2.4
Консорциум « Н е д р а »
76
Xi |
Yi |
0,0304 |
0,124 |
0,0031 |
0,009 |
0,1826 |
0,118 |
0,1217 |
0,791 |
0,1437 |
0,259 |
0,0257 |
0,021 |
0,0863 |
0,056 |
0,0562 |
0,013 |
0,0636 |
0,013 |
0,1251 |
0,009 |
0,1039 |
0,002 |
∑X = 0,94 |
∑Y =1,41 |
|
|
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 = 1,41−1 = 0,41
если
Xi 1 |
по формуле: |
|
= 1,000 − Уi
Консорциум « Н е д р а »
|
|
|
|
|
|
|
|
|
77 |
В |
первом |
случае |
откорректированная |
мольная |
доля |
метана |
находится |
по |
формуле: |
XiOTK = Xi − ∆ XiOTK = −0.41
6. Рассчитаем молярную массу отсепарированной нефти:
М |
н |
= 0,2 |
0 |
,11 |
(2.16) |
|
н |
н |
|
|
МН = 0,2∙827∙ 7,530,11 =206,5
7. Молекулярную массу остатка определяют по формуле института «Гипровостокнефть»:
М =1,011 М +60 0 н
М0 =386,94
8. Зная максимальную нагрузку на сепаратор по жидкости
максимальную нагрузку на сепаратор по нефти:
( G ) и обводненность продукции
Q |
= Qж (1 − ) |
н |
н |
н
, найдем
(2.17)
QH =1300 ∙(1-0,8) =1040 м3/сут
11. Принимая плотность нефти в сепараторе равной плотности отсепарированной нефти (для необходимого запаса надежности), найдем массовую нагрузку сепаратора по нефти:
|
= Q |
|
G Н |
н |
н |
GH =1040∙ 827=860080 кг/сут =9,95 кг/с
создания
(2.18)
Консорциум « Н е д р а »
78
Результаты расчета.
Qрасч = 1040 м3/сут >Qреал = 14300 м3/сут.
Сепаратор перегружен, необходимо установить дополнительный сепаратор.
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;
Консорциум « Н е д р а »