Загорского месторождения-2
.pdf
86
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 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
н |
+120 |
|
Ki |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4 |
= 0.149 ∙ [1 − |
|
|
|
120 |
|
|
|
∙ (1 − |
1 |
)] = 0,0511 |
|||||||
0.005220.11 ∙ 28,79 + 120 |
6,5 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Таблица 2.3
Объемный состав исходной смеси на входе в сепаратор.
|
Zi.0 |
|
1 |
|
0,0305 |
2 |
|
0,0053 |
3 |
|
0,0505 |
4 |
|
0,0511 |
5 |
|
0,1185 |
6 |
|
0,0812 |
7 |
|
0,1829 |
8 |
|
0,1591 |
9 |
|
0,1519 |
10 |
|
0,0688 |
11 |
|
0,0508 |
12 |
|
0,0195 |
Консорциум « Н е д р а »
87
0,97
3. Определяем, в каком состоянии находится исходная смесь на входе в сепаратор – в однофазном или двухфазном.
∑ ∙ ≤
= n
∑ Zi0 ∙ Ki = 0,97 ≤ 1
i=1
Исходная смесь является жидкостью : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
V = 0, L = 1, X0 |
, Y0 |
= 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Определяем мольные составы фаз внутри сепaратора. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
( . ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ ∙ ( − ) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
2 |
= |
0.0511 |
|
|
= 0.0511 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1 + 6,5 ∙ (1 − 1) |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
( . ) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ ∙ ( − ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
2 |
= |
|
0.0511 ∙ 6,5 |
|
= 0,332 |
|
|
|
||
|
|
|
1 + 6,5 ∙ (1 − 1) |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Таблица 2.4
Мольные составы фаз внутри сепаратора.
Консорциум « Н е д р а »
88
Xi |
Yi |
0,0305 |
0,026 |
0,0053 |
0,016 |
0,0505 |
0,431 |
0,0511 |
0,332 |
0,1185 |
0,213 |
0,0812 |
0,065 |
0,1829 |
0,119 |
0,1591 |
0,038 |
0,1519 |
0,030 |
0,0688 |
0,033 |
0,0508 |
0,002 |
∑X = 0,97 |
∑Y =1,306 |
|
|
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 = 1,306 −1 = 0,306
если
Xi 1 |
по формуле: |
|
= 1,000 − Уi
Консорциум « Н е д р а »
|
|
|
|
|
|
|
|
|
89 |
В |
первом |
случае |
откорректированная |
мольная |
доля |
метана |
находится |
по |
формуле: |
XiOTK = Xi − ∆ XiOTK = −0.306
6. Рассчитаем молярную массу отсепарированной нефти:
Мн |
= 0,2 |
|
|
0,11 |
(2.16) |
|
|||||
|
|
||||
|
|
н |
|
н |
|
МН = 0,2∙823∙5,220,11 =197,4
7. Молекулярную массу остатка определяют по формуле института «Гипровостокнефть»:
М =1,011 М +60 0 н
8. Зная максимальную нагрузку на сепаратор
максимальную нагрузку на сепаратор по нефти:
М0 =259,6
по жидкости (
G
) и обводненность продукции
н
, найдем
Q |
= Qж (1 − ) |
н |
н |
QH =5000 ∙(1-0,55) =2250 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 =2250∙ 823=1851750 кг/сут =21,4 кг/с
(2.17)
создания
(2.18)
Консорциум « Н е д р а »
90
Результаты расчета.
Qрасч = 2250 м3/сут >Qреал = 5000 м3/сут.
Сепаратор перегружен, необходимо установить дополнительные сепараторы. 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:
Консорциум « Н е д р а »
91
Исполнительная толщина стенки обечайки:
S≥ Sr+C
где |
C=2,8 |
мм |
|
|
Принимаем
- сумма прибавок к расчетной толщине стенки
С=С1 +С 2 +С3
где |
С |
= 2 мм |
- прибавка к расчетной толщине обечайки для компенсации коррозии и эрозии; |
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
С = 0,8 мм |
- прибавка для компенсации минусового допуска; |
|||
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
С3= 0 мм - прибавка технологическая.
С = 2+ 0,8 = 2,8 мм
Sr=8,04 мм
- расчетная толщина стенки обечайки;
Sr = |
P D |
|
|
||
σ |
|
− P |
|
||
2 |
p |
|
|||
|
|
|
|
||
Sr = |
1,6 1600 |
= 8,04 мм |
|||
160 1−1,6 |
|||||
2 |
|
||||
Принимаем |
S=12 мм |
||||
|
|
||||
Допускаемое избыточное внутреннее давление:
P = |
2 σ P (S − C ) |
|
|
|
|
D + (S − C ) |
|
||||
|
|
||||
P = |
2 160 1 (12 − 2,8 ) |
= 1,829 МПа |
|||
1600 + (12 − 2,8 ) |
|
||||
|
|
||||
Консорциум « Н е д р а »
92
Формулы применимы при выполнении условия:
S − C |
≤ 0,1 |
|
D |
||
|
12− 2,8 = 0,005≤ 0,1
1600
Расчет выполнен по ГОСТ 14249-80.
Расчет эллиптических днищ, работающих под избыточным внутренним давлением.
Днище по ГОСТ 6533-78, материал днища сталь 09Г2С ГОСТ 5520-79, температура стенки расчетная 100 С.
D= 1600 мм |
- внутренний диаметр сосуда; |
|
P=1,6 МПа |
- избыточное расчетное внутреннее давление; |
|||||
|
|
|
|
|
||
[σ ]= 160 МПа |
- допустимое напряжение при расчетной температуре; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
H= 400 мм |
- высота выпуклой части днища без учета цилиндрической части; |
|||||
|
|
|
|
|
||
R= 1600 мм - радиус кривизны в вершине днища равен: |
||||||
|
D |
2 |
|
|
|
|
R = |
|
(5) |
|
|||
4 |
H |
|
||||
|
|
|
|
|||
где |
R=D |
- для эллиптических днищ с H = 0,25 D ; |
||||
|
|
|
||||
U=1,0 |
|
|
|
|
|
|
- коэффициент прочности сварного шва.
Расчет:
Исполнительная толщина стенки:
Консорциум « Н е д р а »
93
S |
≥ S |
1r |
+C |
1 |
|
|
где |
S |
1r |
= 8,02 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
C=2,8 мм |
- |
|||
|
|
|
|
|
мм |
- расчетная толщина стенки днища; |
|
сумма прибавок к расчетной толщине стенки:
С=С1 +С 2 +С3
где |
С |
= 2 мм |
- прибавка к расчетной толщине обечайки для компенсации коррозии и эрозии; |
1 |
|
||
|
|
|
С2= 0,8 мм - прибавка для компенсации минусового допуска;
С3= 0 мм - прибавка технологическая.
С= 2+ 0,8 = 2,8 мм
S |
= |
P R |
|
|
|
|
σ − 0,5 P |
|
|||||
1r |
2 |
|
||||
|
|
|||||
S |
1,6 1600 |
|
= 8,02 мм |
|||
|
|
|
|
|||
1r |
2 1 160 − 0,5 1,6 |
|
|
|||
|
|
|
||||
S |
8,02 + 2,8 = 10,82 мм |
|||||
1r |
|
|
|
|
|
|
Принимаем |
S = 12 |
мм |
||||
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Допускаемое внутреннее избыточное давление:
P = |
2 (S1 −C) |
σ |
|
|
||
R+0,5 (S −C) |
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
P = |
2 (12 − 2,8 ) 1 160 |
= 1,834 МПа |
||||
1600 + 0,5 |
(12 − |
2,8 ) |
||||
|
|
|||||
Формулы применимы при выполнении условия:
Консорциум « Н е д р а »
0,002≤ S1− C ≤ 0,1
D
94
12 − 2,8 |
= 0,005< 0,1 |
|
1600 |
||
|
0,2≤ HD ≤ 0,5
400 |
= 0,25 < 0,5 |
|
1600 |
||
|
Расчет выполнен по ГОСТ 14249-80. Расчет отстойника
2.4 Расчет отстойника
Технологический расчет отстойника
Точный расчет отстойника с подачей эмульсии под водяную подушку.
Отстойник находится УКПНГ Загорская. После сепаратора расход эмульсии остается прежним и составляет 5000 м3/сут.
Исходные данные:
Характеристика |
Значения |
|||
1. |
Реальный расход эмульсии |
Q = 5000 м3 / сут |
||
2. |
Длина отстойника |
L = 19,8 |
м |
|
|
|
|
|
|
3. |
Радиус отстойника |
RB |
= 1,5 |
м |
4. |
Высота водяной подушки |
h1 |
= 1,25 м |
|
5. |
Максимальный взлив |
h2 |
= 1м |
|
6. |
Минимальный взлив |
h = 0,25 |
м |
|
|
|
3 |
|
|
7. |
Объемная доля дисперсной фазы до отстоя |
Н |
= 0,55 |
|
8. |
Объемная доля дисперсной фазы после отстоя |
К |
= 0,005 |
|
9. |
Плотность дисперсной среды |
С =1170кг / м3 |
||
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»