книги / Сбор и промысловая подготовка скважинной продукции

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

Гидравлический расчет сепараторов

Цель работы: выполнить расчет на пропускную способность по газу и жидкости вертикального и горизонтального сепараторов.

Задание № 1. Путем расчета на пропускную способность по газу выбрать размеры (диаметр) и количество сепараторов гравитационного типа: а) вертикальных; б) горизонтальных; при следую их исходных данных: количество скважин N, средний дебит одной скважины по нефти Qср, плотность дегазированной нефти ρн, газовый фактор Г, плотность газа ρго, давление в сепараторе Рсеп, температура в сепараторе Т, динамическая вязкость нефти µн, коэффициент сверхсжимаемости газа z, длину сепаратора принять равной 3 м (табл. 5.1 и 5.2).

Задание № 2. Путем расчета на пропускную способность по жидкости проверить размеры (диаметр) и количество сепараторов гравитационного типа: а) вертикальных; б) горизонтальных; для задания № 1 при следую их дополнительных данных: диаметр пузырька газа dп (табл. 5.1, 5.2).

21

Краткие теоретические сведения

Расчет сепаратора по газу сводится к допустимому ограничению у насоса капелек нефти заданного диаметра потоком газа, а расчет по нефти – к максимальному подъему пузырьков газа из нефти.

Эффективность работы сепаратора по газу оценивается удельным уносом капелек нефти потоком газа и определяется из отношения:

н Vг

где н – удельный унос нефти допускается в пределах 30–50 см3 на 1000 м3 газа; qн – объемный расход капельной нефти; Vг – объемный расход газа.

Эффективность работы сепаратора по нефти оценивается также удельным уносом, но уже пузырьков газа потоком нефти:

где qг – объемный расход пузырьков газа; Qн – объемный расход нефти.

22

Однако допустимых значений для Kг в настоя ее время не су ествует.

Величина Кг су ественно оказывает влияние на точность объемного измерения количества прошедшей через сепаратор нефти и количества потерянного газа при хранении последней в негерметизированных резервуарах.

Величина Кг является функцией многих переменных:

н – скорость подъема уровня нефти в вертикальном сепараторе, или скорость движения нефти в горизонтальном сепараторе при вводе ее со стороны эллиптического дни а, или скорость подъема уровня нефти при вводе ее через маточник.

Расчет осаждения капель нефти в потоке газа при Re ≤ 21 (1 здесь имеется в виду число Рейнольдса – движение капли в потоке газа, а не режим потока газа относительно стенок аппарата. Кроме того, считается, что капля сферическая и имеет установившееся движение, не взаимодействуя с другими каплями, находя имися в потоке газа, т.е. движение ее стеснено) производится по формуле Стокса:

г – динамическая вязкость газа в Па·с; г – кинематическая вяз-

где г – скорость подъема пузырька, м/с; н – динамическая вязкость нефти, Па·с.

23

Скорость подъема газа в сепараторе (м/с) определяется из формулы:

где Vг – расход газа (при р0 = 1,033·9,81·104 Па и T0 = 273К), м3/сут; F – пло адь сечения сепаратора, м2; Р – давление в сепараторе, Па; Т – температура, К; z – коэффициент сжимаемости.

Для вертикального сепаратора пло адь зеркала принимается равной пло ади поперечного (нормального к направлению потока) сечения:

где D – внутренний диаметр сепаратора, м.

Для эффективного осаждения капель нефти в потоке газа необходимо, чтобы скорость частичек нефти н определяемая из формулы (5.5), была бы больше скорости г газа, определяемой по формуле (5.6), т.е.

24

Отсюда

Сепарация газа считается эффективной, если в потоке газа отсутствуют частицы с н мк.

В этом случае формула (5.12) имеет вид:

Расчет сепаратора по нефти сводится к тому, чтобы скорость подъема уровня в нем была бы меньше скорости подъема пузырька газа, т.е.

где ρг – плотность газа при стандартных условиях (р0 = 1,033·9,81·104 Па и T0 = 273К).

25

При известной фактической загрузке вертикального сепаратора, исходя из объемов поступаю ей скважинной продукции, может быть определен диаметр сепаратора.

Аналогично расчет горизонтального сепаратора следует из формулы (5.5)–(5.8), (5.10). Следует учесть, что для горизонтального сепаратора пло адь является функцией уровня жидкости в сепараторе. При высоте подъема уровня жидкости, равной X,

Высоту X можно принять равной 0,25D.

Исходные данные для выполнения работы представлены в табл. П5.1, П.5.2 (прилож. 5).

26

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная литература

1.Лутошкин Г.С., Дунюшкин И.И. Сборник задач по сбору и подготовке нефти, газа и воды на промыслах: учеб. пособие. – М.:

Недра, 1984. – 135 с.

2.Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды: учебник. – М.: Недра, 1979. – 319 с.

Дополнительная литература

3.Подготовка газа к транспорту / Ю.П. Коротаев [и др.]. – М.: Недра, 1973. – 240 с.

4.Дунюшкин И.И. Сбор и подготовка скважинной продукции нефтяных месторождений: учеб. пособие. – М.: Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2006. – 320 с.

27

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Исходные данные для решения задач принимаются из представленных в приложении 1 таблиц. Номер варианта принимается, исходя из порядкого номера, присвоенного преподавателем.

Каждая практическая работа оформляется на листах формата А4 (на компьютере или вручную, но разборчиво), скрепляется степлером или скоросшивателем. Образец титульного листа контрольной работы приведен в приложении 6. Контрольные работы, оформленные с нарушением настоя их требований, проверке не подлежат.

В текстовом пояснении к задачам должны быть приведены все сведения и формулы, которые используются при выполнении работы. Расчетная часть поясняется необходимым текстом. Результаты решения приводятся в СИ, а также во внесистемных единицах, об-

епринятых в практике нефтегазового дела.

28

29

Окончание табл. П.1.1

30