12.8. Технологический расчёт основного оборудования

12.8.1. Расчёт сепаратора первой ступени сепарации

Из материального баланса первой ступени сепарации следует, что в сепаратор поступает пластовая нефть в количестве: кг/ч, из сепаратора выходит газ в количестве: кг/ч.

Для предварительного выбора сепаратора необходимо определить объёмный расход жидкости и газа в сепараторе.

Объёмный расход жидкости:

где - плотность поступающей пластовой нефти (эмульсии) при 25^оС, рабочей температуре в сепараторе, кг/м³.

Предварительно рассчитаем плотность эмульсии при 20^оС по уравнению аддитивности, зная соотношение нефти и воды:

кг/м³

где = 869 кг/м³ – плотность нефти при 20^оС;

= 1004 кг/м³ – плотность пластовой воды при 20^оС.

Относительную плотность эмульсии при 25^оС определим по уравнению:

В нашем случае:

Относительная плотность эмульсии при рабочей температуре:

Абсолютная плотность эмульсии:

кг/м³

Объёмный расход жидкости:

м³/ч

Для выбора сепаратора объёмный расход газа необходимо определить при нормальных условиях:

м³/ч

где = 0,9924 кг/м³ – плотность газа при нормальных условиях (см. п. 12.2).

Из таблицы 8.1 выбираем сепаратор, который обеспечит необходимую производительность по жидкости и газу. Принимаем к установке горизонтальный сепаратор типа НГС–0,6–2400, со следующими характеристиками:

- объём V = 50 м³;

- внутренний диаметр D_в = 2,4 м;

- длина L = 11,06 м;

- производительность по жидкости 160 – 800 м³/ч;

- производительность по газу 82900 м³/ч.

Определяем максимальную пропускную способность этого сепаратора по пластовой нефти (эмульсии):

, м³/ч

где F – площадь зеркала нефти, м².

Обычно уровень жидкости в сепараторе находится несколько выше осевой линии. Для упрощения расчётов можно с достаточной точностью принять площадь зеркала нефти равной 95% от максимального значения:

м²

d – диаметр пузырьков газа, который не должен превышать 1…2 мм. Примем d = 1,55·10^-3 м.

плотность эмульсии при рабочих условиях в сепараторе, кг/м³.

= 5,55 кг/м³ – плотность газа при рабочих условиях в сепараторе (см. п. 12.2).

динамическая вязкость эмульсии при 25^оС, Па∙с. Для её расчёта необходимо предварительно определить динамическую вязкость нефти при 25^оС. Для расчёта последней предварительно находим динамическую вязкость нефти при 20^оС и 50^оС.

Из условия известно, что кинематическая вязкость нефти при 20^оС и 50^оС составляет соответственно (см. п. 12.1):

м²/с

м²/с

Динамическая вязкость нефти при 20^оС:

Для определения динамической вязкости нефти при 50^оС находим сначала относительную плотность нефти при 50^оС:

Абсолютная плотность нефти при 50^оС составляет .

Динамическая вязкость нефти при 50^оС:

Динамическую вязкость нефти при 25^оС определяем из уравнения:

Динамическую вязкость эмульсии определим по формуле:

где B = 0,3 – доля воды в эмульсии.

Максимальная пропускная способность сепаратора по жидкости:

Таким образом, расчёт показывает, что максимальная пропускная способность выбранного сепаратора по жидкости превышает реальный расход пластовой нефти на входе:

4235,2 м³/ч > 597,22 м³/ч

Следовательно, выбранный сепаратор обеспечит необходимые условия первой ступени сепарации нефти.