СБОР Т 3. 3 сепарация нефти от газа
 Скачать 0.85 Mb.
|
|
α Суммарное количество газа (свободного Г и растворенного Гр), поступающего на первую ступень сепаратора, определяется по формуле
Если нефть поступает обводненной, то
где W – обводненность нефти, %. Количество газа, оставшегося в растворенном состоянии в нефти на первой ступени (см. рисунок 17, а) (без учета обводненности), будет
Количество газа, выделившегося на первой ступени сепарации, определяется как разность между поступившим и растворенным газом, то есть
Количество газа, выделившегося из нефти на второй ступени сепарации, определяется как разность величин растворенного газа на первой и второй ступенях или разностью давлений на этих ступенях
Придерживаясь данной схемы расчета, для последующих ступеней можно записать
В формулах (3.11) – (3.16) обозначены: Г и Гр – соответственно количество выделившегося и растворенного газа, поступившего на первую ступень сепарации, м3/ч; Г0 – газовый фактор при нормальных условиях, м3/т; GМ – дебит скважины, т/сут; V1, V2,…, Vn – количество свободного газа, отсепарированного соответственно в первой, второй и n-й ступенях сепаратора, м3/сут; α – коэффициент растворимости газа на различных ступенях сепарации, м3/м3·Па); ρн – плотность нефти, т/м3. Коэффициент растворимости газа α в нефти при давлениях выше 1МПа практически изменяется линейно. Коэффициенты α для давлений сепарации меньших 1 МПа будут различными (рисунок 28). Поэтому для точных определений необходимо построить кривую изменения α в зависимости от давления на основе анализа глубинной пробы, разгазируемой в бомбе рVТ. Приведенные формулы (3.13) – (3.16) недостаточно точны, поскольку в них не учтено изменение объемного коэффициента нефти b при ее разгазировании. С учетом сказанного можно записать формулу (3.16) в следующем виде
где b – объемный коэффициент нефти, характеризующий отношение единицы объема нефти в пластовых условиях к единице объема этой же нефти в поверхностных условиях (рисунок 28); ρн – изменение плотности нефти при разгазировании ее на ступенях сепарации, условно показано на шкале этого рисунка.  Рисунок 28 – Ориентировочные коэффициенты растворимости газа в нефти α, объемного коэффициента b, плотности нефти ρн, в скважине 8 Механический расчет сепараторов Наибольшее применение имеют сепараторы цилиндрической формы и исключительно редко применяются сферические сепараторы. При работе сепаратора стенки и днище его подвергаются действию равномерно распределенного избыточного давления р. Силы, действующие на днище, стремятся разорвать цилиндрическую часть сепаратора по поперечному сечению (σ2 – σ2). Давление на боковые стенки стремится разорвать сосуд по образующим цилиндра (σ1 – σ1) (рисунок 29, а).  Рисунок 29 – Расчетная схема цилиндрического сепаратора на прочность: а – внутреннее давление на корпус сепаратора; б — тангенциальные напряжения в стенках сепаратора Обозначив соответственно диаметр, длину и толщину стенки сепаратора через Dc, ℓ и δ, определим напряжения σ1 и σ2. Силы, действующие на днище и растягивающие цилиндрическую часть сепаратора вдоль образующих, равны
Площадь, воспринимающая эти силы, представляет собой кольцо толщиной δ и диаметром Dc:
Отсюда аксиальные напряжения, действующие вдоль оси цилиндра, будут равны
Тангенциальные напряжения σ1 можно найти, разрезав сепаратор диаметральной плоскостью и отбросив верхнюю часть (рисунок 29, б). На диаметральную плоскость в оставленной части сепаратора действует давление р. Оно уравновешивается силами N, растягивающими материал сепаратора в направлении, перпендикулярном образующим. При условии равновесия можно записать p·Dс·ℓ = 2·N, отсюда N = (p·Dс·ℓ)/2 и тангенциальное напряжение
Расчет ведут по напряжению σ1, так как оно в два раза больше σ2. В практических расчетах напряжение σ1 заменяют допускаемым напряжением R, вводят коэффициент запаса прочности сварных швов φ и, делая прибавку С на коррозию, получают расчетные формулы для определения толщины стенки δ через внутренний, наружный и средний диаметры:
Величина С принимается равной 2÷3 мм. В практических расчетах сварных корпусов сепараторов величину φ можно принять равной 0,95, а допустимое напряжение на разрыв для сталей марки Ст3 R = 250 МПа. Расчет эллиптических днищ. Толщину эллиптических днищ определяют по тем же формулам, что и толщину цилиндрической части сепаратора (формулы 3.22–3.24), с той лишь разницей, что в числитель этих формул вводят коэффициент перенапряжения (фактор так называемой формы) Υэ, зависящий от отношения H/D (где Н – высота выпуклости эллиптического днища). Коэффициент перенапряжения Y в практических расчетах принимается равным 1,06. |