Производительность установки.
Расчетная производительность АГЗУ:
-по жидкости - 600 м3/сут по жидкости.
-количество отсепарированного газа определяется величиной газового фактора нефти.
Расчет.
Состав фаз (газ, нефть), которые выделяются в сепараторе, можно регулировать изменением давления и температуры сепарации.
Суммарное количество газа (свободного и растворенного), поступающего на первую ступень сепаратора (м3/сут.), определяется по формуле
. (3.3)
Если нефть добывается вместе с пластовой водой, то формула (3.3) запишется иначе
, (3.4)
где W –обводненностьнефти, %.
Количество газа (м3/сут.), оставшегося в растворенном состоянии в нефти Vр
и поступающего из первой ступени во вторую (без учета обводненности нефти), равно
.
Дебит отсепарированного свободного газа будет равен:
в первой ступени
; (3.5)
во второй ступени
; (3.6)
в n-ой ступени
. (3.7)
В формулах (3.3) и (3.4) обозначены: V –количествогаза, поступающегоизскважины, м3/cyт, Г–газовыйфакторскважины, м3/м3; Qн
–дебитнефти, м3/сут.; V1, V2, …, Vn –количествогаза, сепарируемогосоответственнопридавлениях р1, p2,…, рn (в 1, 2, …, n-ой ступени), м3/сут.; –коэффициентрастворимостигазавнефтипритемпературеидавлениивсепараторе 1/Па; р1, p2,…, рn –давлениевпервой, второй n-ойступенях, Па.
Коэффициент растворимости газа в нефти при давлениях выше 0,981 МПа (10 кгс/см2) обычно изменяется линейно. Коэффициенты для давлений сепарации, меньших 0,981 МПа, будут различными (рис. 3.17).
|
|
|
Поэтому для точных определений необходимо построить кривую изменения от давления на основе анализа глубинной пробы соответствующей скважины.
Перейдем к расчетам сепараторов.
Расчет вертикального гравитационного сепаратора по газу. Выпадение капелек и твердых частиц из газа в гравитационном сепараторе происходит в основном по двум причинам: вследствие резкого снижения скорости газового потока и вследствие разности плотностей газовой и жидкой (твердой) фаз.
Для эффективной сепарации необходимо, чтобы расчетная скорость движения газового потока в сепараторе была меньше скорости осаждения жидких и твердых частиц, движущихся под действием силы тяжести во встречном потоке газа, т. е.
.
Рис. 3.17. Растворимость газа в нефти и воде в зависимости от давления в сепараторе: 1 –внефти; 2 –в воде
Скорость подъема газа в вертикальном сепараторе (м/с) с учетом рабочих условий определяется из выражения
, (3.8)
где V –дебитгазапринормальныхусловиях (т. е. прир0 = 1,033.9,81.104
= 0,1 МПа и Т0=273 К), м3/сут.; –внутренняяплощадьсечениявертикальногосепаратора, м2; D –внутреннийдиаметрсепаратора, м; р –давлениевсепараторе, Па; Т—абсолютнаятемпературавсепараторе, К; z –коэффициент, учитывающий отклонение реальных газов от идеального при давлении в сепараторе.
|
|
|
Скорость осаждения капельки жидкости (твердой частицы), имеющей форму шара (при 
, где 
–скоростьоседаниячастицывгазе, м/с; d –диаметрчастицы, обычнопринимаемыйравным 10-4 м; 
–кинематическая вязкость газа в условиях сепаратора, м2/с), можно определять по формуле Стокса:
(3.9)
где uч–скоростьосаждениячастицы, м/с; d –расчетныйдиаметрчастицы, м; и –соответственноплотностьнефтиигазавусловияхсепаратора, кг/м3; g –ускорениесвободногопадения, м/с2; 
—динамическаявязкостьгазавусловияхсепаратора, Па.с (кг/м.с).
Если за положительное направление принимается направление падения частицы в газовом потоке вниз, то она выпадает при скорости
.
На практике при расчетах принимается
. (3.10)
Подставив в (3.10) значения uч
и vг
из (3.9) и (3.8), получим
. (3.11)
или
. (3.12)
По формуле (3.12) можно определить пропускнуюспособность вертикального сепаратора, если задаться диаметром капелек жидкости d (обычно принимают d= 10-4 м) или диаметром сепаратора D при известных р, Т, , и в сепараторе.
Расчет вертикального гравитационного сепаратора по жидкости сводится к тому, чтобы получить скорость подъема уровня жидкости vж
в нем меньше скорости всплывания газовых пузырьков, т. е. должно быть
|
|
|
. (3.13)
Скорость всплывания пузырьков газа vг
в жидкости обычно определяется по формуле Стокса (3.11) с заменой в ней абсолютной вязкости газа на абсолютную вязкость жидкости 
.
Учитывая соотношение (3.13), пропускную способность вертикального сепаратора по жидкости можно записать
(3.14)
или
. (3.15)
После подстановки в данную формулу величины площади F=0,785D2
и значения ускорения свободного падения g получим
. (3.16)
При расчетах сепараторов на пропускную способность приходится иметь дело с плотностью газа в условиях сепаратора. Для определения плотности необходимо пользоваться формулой:
, (3.17)
где –плотностьгазапринормальныхусловиях, кг/м3; рир0 –соответственнодавлениевсепаратореидавлениепринормальныхусловиях, Па; Т0 иТ–абсолютная нормальная температура (Т0 =273) и абсолютная температура в сепараторе (Т= 273+t), К; z –коэффициентсверхсжимаемости.
Пример 1.
При прохождении через штуцер нефтегазовой смеси в вертикальном сепараторе образуются капельки нефти диаметром dн=30 мкм. Давление в сепараторе 2 МПа (20 кгс/см2) и температура Т = 293 К.
Найти скорость осаждения капель и определить пропускную способность сепаратора Vг, имеющего диаметр D=0,9 м, если =800 кг/м3 и коэффициент сверхсжимаемости z=1. Плотность газа при нормальных условиях =l,21 кг/м3, а вязкость газа в рабочих условиях =0,012.10-3
Па.с.
|
|
|
Решение. Плотность газа в сепараторе определим по формуле (3.17)
.
Скорость осаждения капли определим по формуле (3.9)
.
При условии (120) скорость восходящего потока газа будет равна
.
По формуле (3.8) определим суточную производительность сепаратора по газу
Определим режим движения газа в сепараторе
.
Пример 2.
Через вертикальный сепаратор диаметром D=1 м проходит нефть вязкостью 
=10 сП (10 сП=10.10-3
Па.с) и плотностью =0,8 г/см3 в количестве Qн=200 т/сут. В сепараторе поддерживаются давление 20 кгс/см2 (20.9,81.104 Па 
2 МПа) и температура Т=300 К. Определить скорость подъема уровня нефти и диаметр пузырьков газа, которые успевают доплывать при этой скорости нефти.
Задача решается без учета времени, затрачиваемого на сброс нефти из сепаратора.
Решение. Скорость подъема уровня нефти в сепараторе
или vн= 3,6 мм/с.
Пузырьки газа успеют всплыть при 
. Примем vг
=5 мм/с. Диаметр пузырьков газа определится по формуле Стокса (119)
Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 34; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!