МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Ухтинский государственный технический университет»

(УГТУ)
Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений и подземной гидромеханики


Контрольная работа по дисциплине

«Сбор и подготовка скважинной продукции»

Выполнил

студент группы НГД-нефть-2-18з-Б Сузогузов П.Р.

^{подпись Ф.И.О. студента}

Шифр - 160567
Результат защиты:

^{отметка дата}

Леонтьев С.А..

^{Ф.И.О. руководителя практики подпись}

Ухта 2022

Материальный баланс блока электродегидраторов

Исходные данные:

Расход некондиционной нефти – 720000 кг/ч; обводненность нефти – 16 %.

Процесс обезвоживания в электродегидраторах происходит при температуре и абсолютном давлении, равных соответственно: t= 40⁰С; Р = 0,7 МПа.

Плотность нефти и воды, а также кинематическая вязкость нефти при этих термодинамических параметрах имеют значения, соответственно:

r_н⁴⁰ = 851 кг/м³; r_в⁴⁰ = 997,7 кг/м³; n_н⁴⁰ = 6,33*10^-6 м²/с.
В блок электродегидраторов поступает некондиционная нефть из блока сепарации в количестве:

Q_н^сеп = 510000 кг/ч, в том числе:

- нефть – 0,90^.Q_н^сеп= 0,90 ^. 510000 = 459000 кг/ч;

- вода – 0,10^.Q_н^сеп= 0,10 ^. 510000 = 51000 кг/ч.
После процесса обессоливания и окончательного обезвоживания состав потока на выходе из блока электродегидраторов должен соответствовать согласно требованиям ГОСТ Р 51858 - 2002:

товарная нефть: вода – 0,2%; нефть – 99,8%;

пластовая вода: нефть – 0,5%; вода – 99,5%.
Принимаем: Q_н^дег = Н₁ – количество товарной нефти из блока электродегидраторов, кг/ч; Q_в^дег = В₁ – количество пластовой воды из блока электродегидраторов, кг/ч.

Составим систему уравнений:

0,90^.Q_н^сеп = 0,998^.Н₁ + 0,005^.В₁

0,10^.Q_н^сеп = 0,995^.В₁ + 0,002^.Н₁

Решая эту систему, получаем:



В₁ = 180·Q_н^сеп – 199,6 Н₁

0,10·Q_н^сеп= 179,1·Q_н^сеп – 198,6·Н₁ + 0,002·Н₁

Н₁ = 0,902·Q_н^сеп

Н₁ = 459920 кг/ч

В₁= 50080 кг/ч

Таким образом, получили следующее массовое распределение потоков на выходе из блока электродегидраторов:

товарная нефть: Q_н^дег = 459920 кг/ч, в том числе:

- нефть – 0,998^.Q_н^дег = 0,998^. 459920= 459000 кг/ч

- вода – 0,002^.Q_н^дег = 0,002^. 459920 = 920 кг/ч.

пластовая вода: Q_в^дег = 50080 кг/ч, в том числе:

- вода – 0,995^.Q_в^дег = 0,995^. 50080 = 49830 кг/ч;

- нефть – 0,005^.Q_в^дег = 0,005^. 50080 = 250 кг/ч.

Данные заносим в таблицу 1.

Таблица 1

Материальный баланс блока электродегидраторов

Приход				Расход
	% масс	кг/ч	тыс.т/г		% масс	кг/ч	тыс.т/г
Неконди-ционная нефть, в том числе: нефть вода	90 10	604800 115200	5080,32 967,68	Товарная нефть, в том числе: Нефть вода	99,8 0,2	459000 920	3855,6 7,73
				Всего	100	459920	3863,3
				Пластовая вода, в том числе: вода нефть	99,5 0,5	49830 250	417 2,10
				Всего	100	50080	420,7
Итого	100	510000	4284	Итого	100	510000	4284

2. Технологический расчет блока электродегидраторов
Целью расчёта является определение оптимального типа и необходимого количества электродегидраторов для обеспечения процесса окончательного обезвоживания.

Технологической схемой УПН предусмотрена возможность подачи поверхностно-активного вещества (ПАВ) в поток сырой нефти ещё во входных коммуникациях. Таким образом, к моменту поступления эмульсии на УПН система “вода-нефть” имеет крупнодисперсный характер. Экспериментально установлено, что капли воды в эмульсии, обработанной деэмульгатором имеют размер: d_max=300¸350 мкм.

Процесс обезвоживания в электродегидраторах происходит при температуре и абсолютном давлении, равных соответственно:

t= 40⁰С; Р = 0,7 МПа.

Плотность нефти и воды, а также кинематическая вязкость нефти при этих термодинамических параметрах имеют значения, соответственно:

r_н⁴⁰ = 851 кг/м³; r_в⁴⁰ = 997,7 кг/м³; n_н⁴⁰ = 6,33*10^-6 м²/с.
r_см = r_н·х_н + r_в·х_в=851·0,88+997,7·0,10=865,67 кг/м³
Объёмная производительность эмульсии после блока отстоя составляет:

Q_v^дег = Q_н^сеп /r_см = 510000/874,47 = 589,14 м³/ч.

Предположим, что осаждение капель воды с минимально допустимым диаметром d_доп происходит при ламинарном характере движения, т.е. численное значение критерия Рейнольдса удовлетворяет условию:

10^-4 < Re < 0,4.

В этом случае, скорость осаждения капель воды w_пок определяется по формуле Стокса:

,

,

w_пок = 0,00133 м/с.

Проверим правильность принятого режима осаждения капель и найдём значение критерия Рейнольдса:

Re = w_пок ^. d_доп/n_н⁴⁰

Re = 0,00133 ^. 300 ^. 10^-6/ (6,33 ^. 10^-6) = 0,063 < 0,4.

Действительно, режим был принят правильно.
Для эффективного разделения эмульсии в электродегидраторе на нефть и воду должно соблюдаться условие:

t³t_ос,

где t - время пребывания нефти в электродегидраторе, определяемое по формуле:

t = h_эм / w_н,

где h_э – высота слоя эмульсии, м;

w_н – скорость движения нефти в аппарате, м/с;

t_ос – время, необходимое для осаждения капель воды, с.

Высота слоя эмульсии рассчитывается по формуле:

,

где D – внутренний диаметр аппарата, м;

h₁ – расстояние от дна электродегидратора до поверхности раздела фаз. Принимаем равным 1 м.

В качестве электродегидратора примем аппарат типа ЭГ-200 c характеристиками, представленными в табл. 2

Таблица 2

Характеристика электродегидратора ЭГ-200

Показатель	Ед. измерения	Значение
Эффективный объём V	м3	200
Диаметр D	мм	3400
Длина L	мм	23450
Расчетное давление Р	МПа	1
Число электродов		2
Рабочая производительность Q	м3/час	240¸280
Номинальное расстояние от дна электродегидратора до границы раздела фаз h1	м	1

Линейная скорость движения нефти в электродегидраторе должна быть как минимум в два раза меньше рассчитанной скорости осаждения капель воды. Для гарантированного осаждения капель воды можно использовать двукратный запас, т.е. w_пок = 2w_н:

м/с.

Время пребывания нефти в электродегидраторе:

ч.

Время, необходимое для осаждения капель воды, рассчитывается по формуле:

, (2.7)

где w_факт – фактическая скорость осаждения капель воды в потоке поднимающейся нефти, м/с, определяемая из выражения:

м/с.

ч.

Условие выполняется, следовательно, отстой происходит эффективно.

Определим максимальную часовую производительность электродегидратора по формуле:

м³/с = 0,053^. 3600 = 195,56 м³/ч,

где S – максимальная поверхность осаждения в дегидраторе, м².

Для электродегидратора ЭГ-200 составит:

S = D ^. h = 3,4 ^. 23,45 = 79,73 м².

= 195,56 м³/ч соответствует рабочей производительности электродегидратора ЭГ-200. Необходимое число электродегидраторов определим по формуле:

,

где Q_v^дег - объемный расход эмульсии в электродегидраторе, м³/ч.
Тогда количество параллельно работающих электродегидраторов составит:

.

Принимаем n = 3 шт.
3. Расчёт штуцеров электродегидратора
Диаметр штуцеров рассчитываем по уравнению расхода:

Þ , (2.15)

где w- скорость продукта, принимается 1-3 м/с;

V- объемный расход продукта, м³/с.
Расчет штуцера входа эмульсии в электродегидратор
Расход эмульсии составляет:

V = = 0,054 м³/с;

Скорость эмульсии принимаем w = 1,5 м/с.

м.

Принимаем D_у = 0,2 м.
Расчет штуцера выхода воды
Расход воды составляет:

м³/с,

Принимаем w = 1,6 м/с.

м.

Принимаем D_у = 0,05 м.

Расчет диаметра штуцера выхода товарной нефти
Расход товарной нефти составляет:

м³/с,

Принимаем w = 1,4 м/с.

м.

Принимаем D_у = 0,19 м.

---

Смотрите также файлы

• Марков Илья Александрович Практическое задание.docx

• Сценарий финального видео.docx

• Учебнометодическое пособие Физиология возбудимых систем Часть 1 Казань 2012 удк 612. 813.pdf

• Производственная логистика. Тест 1 1.pdf

• Контрольная работа по дисциплине История Вариант 38 Судьбы отечественных открытий и изобретений Соломенная К. Е.docx