ФИО: Чижова Анастасия Васильевна |
Технология промысловой подготовки нефти и газа |
Практическая работа 1 |
Технологический расчет сепаратора |
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Ф
едеральное
государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа природных ресурсов
Направление подготовки 18.03.01 «Химическая технология»
Образовательная программа «Технология подготовки и переработки нефти и газа»
ОТЧЕТ К ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ
Название работы |
Технологический расчет сепаратора |
По дисциплине |
Технология промысловой подготовки нефти и газа |
Студент
Группа |
ФИО |
Подпись |
Дата |
2ДМ52 |
Чижова Анастасия Васильевна |
|
|
Руководитель
Должность |
ФИО |
Ученая степень, звание |
Подпись |
Дата |
Доцент ОХИ ИШПР |
Попок Е.В. |
к.т.н. |
|
|
Томск – 2026 г.
Сепарационное оборудование
В системе сбора и подготовки применяется различное сепарационное оборудование, которое имеет различное исполнение и конструкцию. Отделение нефти от газа и воды в различных сепараторах производится с целью:
– получения нефтяного газа, который используется как химическое сырье или как топливо;
– уменьшения перемешивания нефтегазового потока и снижения за счет этого гидравлических сопротивлений;
– уменьшения пенообразования (оно усиливается выделяющимися пузырьками газа);
– уменьшения пульсаций давления в трубопроводах при дальнейшем транспорте нефти от сепараторов первой ступени до установки подготовки нефти (УПН).
Сепараторы условно можно подразделить на следующие категории:
– по назначению: замерные; сепарирующие;
– по геометрической форме: цилиндрические; сферические;
– по положению в пространстве: вертикальные; горизонтальные; наклонные;
– по характеру основных действующих сил: гравитационные; инерционные; центробежные; ультразвуковые;
– по технологическому назначению нефтегазовые сепараторы делятся на: двухфазные – применяются для разделения продукции скважин на жидкую и газовую фазу; трехфазные – служат для разделения потока на нефть, газ и воду; - сепараторы первой ступени сепарации – рассчитаны на максимальное содержание газа в потоке и давление I ступени сепарации; концевые сепараторы – применяются для окончательного отделения нефти от газа при минимальном давлении перед подачей товарной продукции в резервуары; сепараторы-делители потока – используются, когда необходимо разделить выходящую из них продукцию на потоки одинаковой массы; сепараторы с предварительным отбором газа; – по рабочему давлению: высокого давления (6,4 МПа); среднего давления (0,6 – 6,4 МПа); низкого давления (до 0,6 МПа); вакуумные (давление ниже атмосферного).
Практическая часть:
Выполните технологический расчет сепаратора, используя следующие закономерности.
Исходные данные для расчета:
Массовый расход эмульсии – 100 м3/час, обводненность 30 %
Газовый фактор 40 м3/м3.
Мольный состав пластовой нефти:
Компонент |
Содержание компонента, % мольн. |
Значение констант фазового равновесия при рабочих условиях |
N2 |
0,30 |
134,85 |
CO2 |
0,51 |
13,87 |
CH4 |
23,48 |
32,93 |
C2H6 |
4,32 |
5,85 |
C3H8 |
6,62 |
1,68 |
i-C4H10 |
1,05 |
0,64 |
C4H10 |
3,81 |
0,48 |
i-C5H12 |
1,27 |
0,18 |
C5H12 |
2,14 |
0,15 |
C6H14 и выше |
56,5 |
0,0001 |
Первая ступень сепарации нефти при температуре 25 град С и давлении 0,6 МПа.
|
Температура сепарации, С |
Давление сепарации, МПа |
Динамическая вязкость эмульсии, Па*с |
Плотность нефти, кг/м.куб |
Плотность эмульсии, кг/м.куб |
Вариант 21 |
32 |
0,5 |
0,023 |
850 |
870 |
Решение:
Компонент |
Zi, мол. доля |
yi, мол. доля |
xi, мол. доля |
M, г/моль |
M*zi |
M*yi |
N2 |
0,0030 |
0,0099929 |
7,41038E-05 |
28 |
0,279801197 |
0,084 |
CO2 |
0,0051 |
0,01474776 |
0,001063285 |
44 |
0,648901456 |
0,2244 |
CH4 |
0,2348 |
0,742111469 |
0,02253603 |
16 |
11,87378351 |
3,7568 |
C2H6 |
0,0432 |
0,10397102 |
0,017772824 |
30 |
3,119130609 |
1,296 |
C3H8 |
0,0662 |
0,09263447 |
0,055139565 |
44 |
4,075916658 |
2,9128 |
i-C4H10 |
0,0105 |
0,007518415 |
0,011747524 |
58 |
0,436068077 |
0,609 |
C4H10 |
0,0381 |
0,021601502 |
0,045003129 |
58 |
1,25288712 |
2,2098 |
i-C5H12 |
0,0127 |
0,003015384 |
0,016752136 |
72 |
0,217107679 |
0,9144 |
C5H12 |
0,0214 |
0,004284211 |
0,02856141 |
72 |
0,308463224 |
1,5408 |
C6H14 и выше |
0,5650 |
8,01368E-05 |
0,801367873 |
86 |
0,006891764 |
48,59 |
|
1,0000 |
0,999957269 |
1,000017879 |
|
22,2189513 |
62,138 |
Массовая доля отгона:
Пропускная способность сепаратора по газу
Зависимость оптимальной скорости газа υопт от рабочего давления в сепараторе Р (МПа) выражается следующим образом:
Исходя из заданного давления (0,5 МПа), температуры сепарации (32 оС), расхода нефти (100 м3/ч), был подобран сепаратор НГС – 1,0 – 1600 (рисунок 1).
Площадь поперечного сечения выбранного сепаратора при 𝐷в = 1600 мм = 1,6 м:
Минимальная необходимая площадь поперечного сечения сепаратора S (м2) для прохода газа. При расходе жидкости в м3/с:
При расходе жидкости в м3/сутки:
Рисунок 1 – Параметры сепаратора
Так как необходимо найти площадь поперечного сечения в сепараторе для потока газа, тогда принимаем, что разделение газа и жидкости в сепараторе происходит посередине, тогда площадь поперечного сечения в сепараторе для потока газа будет равна 1 м2 (для жидкости аналогично). Пропускная способность сепаратора по газу:
Максимальная пропускная способность сепаратора по газу в м3/сутки:
Пропускная способность сепаратора по нефти
Тогда максимальная пропускная способность сепаратора по безводной нефти в м3/с:
Максимальная пропускная способность сепаратора по безводной нефти в м3/сутки:
Максимальная пропускная способность сепаратора по жидкости (нефть с водой) в м3/с:
Максимальная пропускная способность сепаратора по жидкости (нефть с водой) в м3/сутки:
