Определить геометрические параметры ТВО
Исходные данные:
- объемный расход жидкости Q ж м3 /сут;
- массовый расход нефти Gн т/сут;
- обводненность nв%;
- газовый фактор Г ф м3 /т;
- давление на выходе Рвых атм;
- температура на выходе tвых, 0С
- Dтр, мм;
- плотность нефти ρн кг/м3
ТВО должна представлять трубу диаметром Dтр с постоянным углом наклона. Время разрушения водонефтяной эмульсии на нефть и воду составляет τ мин. Коэффициент выделения газа k p.
Таблица 1 – Исходные данные
Вар Q ж Gн nв Г ф Рвых Dтр τ k p ρн tвых
14 400 100 77,6 66 14 1000 28 0,54 865 28
Решение
С помощью формулы (1) определяется время цикла расслоения. Коэффициент запаса по времени К в (1) в зависимости от свойств нефти и воды обычно изменяется от 1 до 3 (примем К = 2). Затем по формуле (2) находится суммарный объем водоотстойной и нефтеотстойной секций. Масса нефти там равна (3). По известной массе нефти (3) из соотношения (4) находится объем нефтеотстойной секции. Далее с помощью (4)-(6) из выражения (7) определяется объем газовой секции. Длины водоотстойной 1, нефтеотстойной 2 и газовой 3 секций вычисляются по формуле (10). Углы наклона секций находятся из выражения (11). Площадь поперечного сечения секций в плоскости, параллельной поверхности, находятся из (15). Качество сепарации зависит от площади зеркала нефть-вода.
Время цикла расслоения Т определяется как произведение времени разрушения эмульсии τ * (на нефть и воду) на коэффициент запаса по времени К
T=τ∙K=28∙2=56 мин=3360 с. (1)
Тогда объем пластовой жидкости V ж,T и масса нефти Мн,T, поступающие в трубную сепарационную установку за время Т, будут соответственно равны:
Vж,Т=Qж∙T=4003600∙24∙3360=15,55 м3; (2)
Mн,Т=Gн∙T=100∙1033600∙24∙56∙60=3888,8 кг. (3)
Объем нефти Vн,T, поступающей в трубную сепарационную установку за время Т (1), находится путем деления массы нефти, поступившей за это время, из (3) на ее плотность:
Vн,Т=Mн,Тρн=3888,8865=4,495 м3. (4)
Vв,Т=Vн,Т∙nв=4,495∙0,776=3,48 м3.
Газовый фактор Г в зависимости от объема нефти равен произведению газового фактора по плотности Г ρ на плотность нефти:
Г=Гρ∙ρн=66103∙865=57,09. (5)
Газовый фактор замеряется при нормальных физических условиях (нфу). Приведенный газовый фактор Гпр зависит от коэффициента выделения газа kp, а также по закону Менделеева-Клапейрона от его давления и температуры. В нефти при температуре tвых и давлении Рвых приведенный газовый фактор Г пр составит:
Гпр=kρ∙Гρ∙Pнфуtвых+273Pвыхtнфу+273=0,54∙57,09∙128+273140+273=2,428. (6)
По известным объему нефти Vн,Т, поступившему за время Т, из (4) и приведенному газовому фактору (6) определяется объем поступившего газа vг,Т за это время:
Vг,Т=Vн,Т∙Гпр=4,495∙2,428=10,91 м3. (7)
Потребная длина трубной сепарационной установки L определяется как отношение сумм объемных расходов за время Т пластовой жидкости (2) и газа (7) к вместимости погонного метра трубы Vпм:
L=Vн,Т+Vг,ТVпм; (8)
Vпм=π∙Dтр24=3,14∙124=0,785 м3/м;
L=4,495+10,910,785=19,61 м.
Трубная сепарационная установка состоит из водоотстойной, нефтеотстойной и газоотстойной секций длиной соответственно l в, lн и lг
. При этом очевидно, что суммарная длина слагается из длин секций
L=lв+lн+lг. (9)
Длина секции li равна отношению объема компонента Vi,t, поступившего за время Т, к вместимости погонного метра трубы (индексы в, н и г - вода, нефть и газ соответственно):
li=Vi,ТVпм;i=в, н, г; (10)
lн=4,4950,785=5,72 м;
lг=10,910,785=13,89 м.
Высота секции hi равна произведению ее длины к синусу угла наклона φ:
hi=li∙sinφ, (i=в,н,г) (11)
Угол φ выбирается из промежутка 4…80.
hн=5,72∙sin5=0,49 м;
hн=13,89∙sin5=1,21 м.
Суммарная высота Н трубной сепарационной установки аналогично (9) определяется как сумма высот секций (11):
H=hн+hг=0,49+1,21=1,7 м. (12)
В случае, если углы наклона всех секций одинаковы, соотношение (12) с учетом (11) примет вид:
H=L∙sinφ (13)
H=19,61∙sin5=1,7 м.
Площадь поперечного сечения секции в плоскости, параллельной поверхности контакта нефть-вода, в общем случае представляет эллипс, у которого малая ось равна диаметру трубы, а большая ось – D/sin φ:
Di,1=D; Di,2=Dsinφ; (14)
Dн,г,1=1 м; Dн, г,2=1sin5=11,4 м.
Площадь его составляет:
Si=πD24sinφ=3,14∙124∙sin5=9 м2.
Контрольные вопросы:
Зарисуйте схему ТВО прямолинейной конструкции, укажите основные элементы.
Сепарационная установка состоит из успокоительного трубопровода 1, входного нефтегазового сепаратора 2 с депульсатором 3 для отделения газа, выделившегося из нефти в системе сбора, нагревателя 4, трехфазного сепаратора-водоотделителя 5 с дополнительным депульсатором 6 для отбора газа, выделившегося при нагреве нефти, буферной емкости 7 для сбора частично обезвоженной нефти, насосов 8 для откачки нефти на установку подготовки, напорных отстойников 9 для очистки отделяемой пластовой воды, буферных емкостей 10, насосов II для откачки воды в систему ППД. Дополнительный депульсатор 6 связан с депульсатором 3 входного нефтегазового сепаратора 2 горизонтальной трубной перемычкой 12, расположенной на одной высоте с горизонтальными участками обоих сепараторов
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
