Выбор оптимального числа ступеней сепарации. Рисунок. 3.1 – Схемы многоступенчатой (дифференциальной) (а), одноступенчатой (контактной) (б) сепарации газа от нефти и количество газа

Рисунок. 3.1 – Схемы многоступенчатой (дифференциальной) (а), одноступенчатой (контактной) (б) сепарации газа от нефти и количество газа, выделившегося при этих способах разгазирования (в): 1 – контактное; 2 – дифференциальное разгазирование нефти

Расчетная часть

Задача 3.1. Определить необходимый диаметр вертикального сепаратора, если нагрузка на него по жидкости составляет Q_ж =10000 м³/сут, газовый фактор нефти при давлении в сепараторе 0,6 МПа и температуре 293 К равен G(p) =100 (объем газа приведен к нормальным условиям), обводненность добываемой продукции В = 0,5.

Решение

Так как сепаратор вертикальный, следовательно, все его поперечное сечение занято потоком газа. Поэтому

(3.1)

так как f_г = 1, то

(м²).

Откуда D =2,05 м.

Вывод: Из технических характеристик вертикальных сепараторов известно, что максимальный диаметр их не превышает 1,6 м, следовательно, вертикальные сепараторы в данных условиях использоваться не должны.

Расчет изменения гидравлических параметров транспорта нефти в результате отложения парафинов на внутренней стенке скважины

Задача 4.1

При перекачке нефти вязкости ν , с расходом Q=7,85 по трубопроводу внутренним диаметром d=100 мм и абсолютно эквивалентной шероховатости Δ=0,2 мм постепенно на его стенках образовался слой парафина толщиной δ=5 мм.

Рассчитайте, во сколько раз изменятся потери напора на трение?

Решение:

Для расчёта потерь напора на трение используем формулу Дарси-Вейсбаха:

(4.1)

где - потеря напора на преодоление трения по длине трубопровода круглого сечения при любом установившемся режиме течения; λ – коэффициент гидравлического сопротивления, который зависит от числа Рейнольдса (Re) и относительной шероховатости стенки трубопровода; L – длина трубопровода, м; d – внутренний диаметр, м; W – средняя скорость, м/с; g – ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/ .

Чтобы ответить на вопрос задачи, нужно найти отношение потерь напора на трение в запарафиненном трубопроводе к потерям в трубопроводе без отложений:

(4.2)

Произведём расчёт всех неизвестных величин:

1. Диаметр запарафиненного трубопровода:

(4.3)

2. Скорость потока жидкости в трубопроводе без отложений:

(4.4)

.

3. Скорость потока жидкости в запарафиненном трубопроводе:

.

4. Параметр Рейнольдса:

(4.5)

,

.

5. Определим режим течения

Re≤2320 – ламинарный; (4.6)

Re> 2800 – турбулентный, зона Блазиуса; (4.7)

2800 ≥ Re>2320–переходный режим. (4.8)

6. Если установлен ламинарный режим для обоих трубопроводов, то:

λ= , (4.9)

следовательно:

7. Если установлен турбулентный режим и зона Блазиуса для обоих трубопроводов, то:

8. Если установлены разные режимы в трубопроводах, то рассчитываем λ для каждого трубопровода и вычисляем потери напора:

а) для зоны Блазиуса

, (4.10)

б) для зоны смешанного трения:

(4.11)

9. Рассчитываем .

Т. к. в нашем случае значение параметров Рейнольдса для запарафиненнего и незапарафиненного трубопроводов больше 2800, то режим течения в обоих трубопроводах турбулентный, зона Блазиуса, значит:

Вывод: потери напора на трение в запарафиненном трубопроводе в 1,403 раза больше, чем в незапарафиненном.