11. Рельефные трубопроводы, распределение истинных и расходных насыщенностей фазами. Следствия.

Для расчета рельефного трубопровода необходимо знать:

1. продольный профиль трассы трубопровода и его диаметр

2. расход нефти и газа

3. среднее значение давления и температуры жидкости и газа в трубопроводе

4. физические и термодинамические характеристики перекачиваемых жидкостей и газов при средних давлениях и температуре в трубопроводе.

Из всех перечисленных исходных данных для гидравлического расчета рельефных трубопроводов наиболее трудной для расчета является первая позиция.

Для получения полной информации по рельефному трубопроводу поступают следующим образом.

Вся трасса рельефного трубопровода заменяется эквивалентной, состоящей из прямолинейных отрезков, соединяющих точки реального профиля, в которых возможны изменения структуры течения и направления движения смеси (нисходящего или восходящего).

Эквивалентную трассу трубопровода строят для упрощения и сокращения числа расчетных участков. При этом необходимо соблюдать условие разности реальной и расчетной трасс трубопровода, т.е. режимы течения газожидкостных смесей на реальных и расчетных участках должны быть одинаковыми.

В восходящих участках трассы трубопровода с углами наклона выше 10^о структура потока не меняется, остается постоянной – пробковой и кольцевой.

За расчетный нисходящий участок принимается такой отрезок реальной трассы, на котором течение смеси происходит под действием гравитационных сил при постоянном угле наклона или при изменении его в пределах + 10 %.

В расчетный нисходящий участок включаются сопряженные нисходящие участки, если их угол наклона изменяется по отношению к первому участку (по ходу движения смеси) не более чем на + 10 %, т.е. если гарантируется единая структура течения смеси на этих участках.

Если структура течения на восходящих и нисходящих участках одинаковая, например, пробковая или кольцевая, то расчет ведут по всей длине трубы и угол наклона трубы не учитывают.

В случае, если структура потока газожидкостной смеси на восходящих участках пробковая, а на нисходящих – расслоенная, необходимо определить эквивалентную длину и осредненный угол восходящих и нисходящих эквивалентных участков трубопровода.

Гидравлические расчеты восходящих и нисходящих эквивалентных участков проводят по уравнениям, соответствующим структуре течения смеси на этих участках.

12. Седиментационный анализ дисперсных систем. Графический способ.

Седиментационный анализ, его задачи:

- выявление размеров каждой фракции

- выявление доли каждой фракции в дисперсной системе.

Для анализа седиментационной кривой будем применять формулу Джорджа Стокса:

Которая может быть применима до чисел Re, находящихся в диапазоне:

Относительная скорость движения сферической частицы (капли) дисперсной фазы при постоянной скорости может быть найдена из баланса действующих на неё сил:

- силы сопротивления движению частицы (капли)

- веса частицы (капли)

- силы Архимеда

Пусть , тогдаили, после подстановки в уравнение равновесия действующих сил их значений:

, откуда

Из определения параметра Рейнольдса (Re) выразим относительную скорость:

Получим:

Далее оценим размеры частиц : d_min и d_max

Рассчитаем максимальное время оседания частиц t_max : (привести рисунок колбы с чашечкой!!!)

Рассчитаем массу осевших частиц: (получим в кг.)

13. Обессоливание нефти. (Потребный расход промывной воды при идеальном смешении капельных пластовой и промывной воды. +

+ Потребный расход промывной воды при идеальном смешении капельных пластовой и промывной вод.)

Сущность процесса обессоливания промысловой нефти заключает­ся в снижении концентрации хлористых солей в капельной попутной пластовой воде, которая осталась в промысловой нефти после ее предваритель­ного и глубокого обезвоживания. Снижение концентрации хлористых со­лей в капельной пластовой воде, представляющей собой дисперсную фазу в обратной водонефтяной эмульсии (промысловой нефти), возможно только в результате коалесиениии их с каплями промывной воды, в качестве которой, как правило, используется пресная вода. Для возможности эф­фективной коалесценции соленых и пресных капель воды необходимо:

• при смешении промывной (пресной) воды с промысловой нефтью диспергировать промывную воду так, чтобы плотность распределе­ния капель промывной воды не слишком отличалась от плотности распределения капельной пластовой воды в промысловой нефти на входе в ступень глубокого обезвоживания;

• добавлением в промысловую нефть эффективного деэмульгатора обеспечить снятие структурно-механического барьера на межфаз­ной поверхности капель пластовой воды;

• повышением температуры обрабатываемой промысловой нефти и промывной воды сократить время на «транспортную стадию» до встречи капель воды за счет снижения вязкости нефти, растворения кристаллов парафина адсорбированных на межфазных поверхнос­тях капель и т.п.;

• увеличить вероятность встречи капель пластовой и промывной воды для возможности их многократной коалесценции и диспер­гирования в минимально возможное время при турбулентном ре­жиме течения.

Расход промывной воды (по регламенту) на ЭЛОУ составляет 10% об. от объема подготавливаемой нефти, фактический же расход промыв­ной воды не превышает 6% об.

Введем понятие - термин идеальное смешение капельных пласто­вой и промывной вод. Под этим термином будем понимать ситуацию, при которой во всех каплях воды после диспергатора-коалесиера на вхо­де в электродегидратор (делитель фаз) кониентраиия хлористых солей одинакова.

Если массовая концентрация хлористых солей в капельной воде, которая останется в потоке нефти на выходе электродегидратора, обес­печивает требуемую группу качества по содержанию хлористых солей в обезвоженной нефти, то такой расход промывной воды является теоре­тически минимально необходимым. Рассчитав его, получим асимптотичес­кую оценку теоретически необходимого расхода промывной воды для обессоливания.

Пусть на вход ступени обессоливания поступаетм³/сут сырой не­фти с объемной долей воды в ней (обводненностью)Массовая кон­центрация хлористых солей в капельной воде, содержащейся в сырой нефти, равнаДопустим, что на вход смесителя подаетсяпромывной воды, смешение капельных пластовой и промывной воды иде­ально, то есть в каждой вновь сформировавшейся капле воды после мно­гократных актов коалесценции (слияния) и диспергирования перед вхо­дом в электродегидратор массовая концентрация хлористых солей одина­кова. Следовательно, концентрация хлористых солей в воде на выходе из электродегидратора с потоком нефти и в дренажной воде на выходе из электродегидратора равна концентрации хлористых в капельной воде на входе в электродегидратор. Пренебрегая содержанием хлористых солей в промывной (пресной) воде, получим:

где— массовая концентрация хлористых солей в воде обессоленной (товарной) нефти.

Допустим, что объемная доля воды в обессоленной нефтиИсходя из формулы содержание хлористых солей в обессолен­ной нефти будет равно:

Следует аналитическое выражение для асимптотической оценки теоретически минимально необходимого количества промыв­ной воды для обессоливания сырой нефти:

следует аналитическое выражение для оп­ределения минимально необходимой относительной потребности про­мывной воды:

Из полученной формулы следует, что наиболее эффективным спо­собом обессоливания сырой нефти является ее обезвоживание, то есть приколичество потребной промывной воды равно нулю.

При количество потребной промывной воды тоже равно нулю, то есть уменьшать концентрациюхлористых солей не требуется, так как нормативное содержание хлори­стых солей при планируемом содержании остаточной воды в товарной нефтиудовлетворяет планируемую группу качества нефти и по со­держанию хлористых солей в ней.