Файл: Технологические расчеты по обустройству нефтяных и газовых месторождений.docx

2 Расчетная часть

2.1 Расчет напорных нефтепроводов

Центробежными насосами по нефтепроводу длиной L перекачивается нефть в количестве Q, т/сут, относительной плотностью ρ и кинематической вязкостью ν. Определить диаметр трубопровода d, давление в насосах Pи мощность их двигателей N.

Разность нивелировочных отметок между начальным и конечным пунктами перекачки h_ст, м; режим перекачки 20 ч в сутки.
Решение

Исходные данные для расчета задачи представлены в таблице 2.1.

Таблица 1 - Исходные данные для расчета напорных нефтепроводов

№ варианта	L, км (м)	Q, т/сут (кг/с)	ρ, (кг/м3)	ν, дСт (м2/с)	hст, м
17	1	625	0,83	6,4	22
в СИ	3600	7,26	830		22

Часовое количество перекачиваемой нефти, м³:

Расчетная площадь сечения трубы, м²:


где V_ср – приближенная скорость движения нефти в зависимости от кинематической вязкости определяется по приведенной таблице 1.
Принимаем для нашей задачи оптимальную среднюю скорость движения жидкости, в зависимости от исходной величины вязкости, равной V_ср = 1,3 м/с.


Диаметр трубы, мм:


Таблица 2 – Оптимальные средние скорости движения жидкости в зависимости от вязкости

Кинематическая вязкость, см2/с	Рекомендуемые, м/с
	при нагнетании	при всасывании
0,01-0,30 0,31-0,70 0,71-1,50 1,51-4,40	1,5 1,3 1,0 0,8	1,0 1,0 0,8 0,6
Свыше 4,40	0,6	0,4

---

По ГОСТ 8732-78 принимается ближайший больший диаметр трубы – 121 мм с толщиной стенки 4 мм. Внутренний диаметр равен 113 мм.
Площадь сечения такой трубы:
м².
Средняя скорость движения жидкости в трубе, м/с:

Число Рейнольдса:


Режим течения турбулентный, т.к. Re 2320.

Гидравлический уклон определяется по формуле:

где D, см,  , см² /с; Q, м³ /ч.

Потери напора на трение по длине трубопровода, м:

Общая потеря напора в трубопроводе с учетом разницы нивелирных отметок:



Давление в насосе, МПа:

Необходимая мощность двигателя насоса, кВт:


где η – КПД насоса (для нашей задачи принимаем η=0,7).


В нашей случае необходимая мощность двигателя насоса 13,7 кВт, выбираем двигатель AHP 132М 4 с мощностью 15 кВт, частота вращения 1000 об/мин, КПД = 75 %.  

---

2.2 Процесс разделения нефти, нефтяного газа и пластовой воды в гравитационном сепараторе

Требуется рассчитать время разделения воды и нефти, нефти и нефтяного газа в сепараторе (рис. 11). Исходные данные для расчета задачи приведены в таблице 3.



Рисунок 5 – Горизонтальный сепаратор, где: 1- область нефте-газо-водяной смеси, 2 – область разделения газа от дисперсной жидкости, 3 – область разделения нефти и воды, 4 –область очищенного газа, 5 – область очищенной нефти, 6 – область пластовой воды.

Таблица 3 – Исходные данные для расчета осаждения воды в нефти

Параметры	Значение
Динамическая вязкость воды, , Па∙с	0,13
Динамический коэффициент вязкости газа, , Па∙с	19
Давление нефтегазоводяной смеси, , Па	19
Плотность нефти, , кг/м3	790
Температура нефте-газоводяной смеси, t, 0С	50
Молекулярная масса нефтяного газа, M, г/моль	27
Средний размер частицы нефти в газе, dчн, мм	3
Фактор сжимаемости, z	0,93

Выбирается кинематическая вязкость нефти

---

при заданной температуре из таблицы 4.

Таблица 4 - Кинематическая вязкость нефти при заданной температуре

Т, 0С	10	20	25	50	60	75	100	125
10-5	2,20	2,00	1,50	0,80	0,60	0,45	0,30	0,20

В соответствии с исходными данными принимаем кинематическую вязкость нефти при заданной температуре Т = 50 ⁰С.

Связь между динамическим и кинематическим коэффициентами вязкости:





Диаметр частицы воды, ламинарно осаждающейся в нефти:





Приблизительная скорость осаждения для частиц размером более 800 мкм (формула Ньютона):





Критерий Архимеда:





Коэффициент сопротивления:





Критерий Рейнольдса:





Режим истечения жидкости – ламинарный (Re < 2320).

Искомая скорость осаждения:

---

Отклонения приблизительной и искомой скорости меньше 10%, расчет верен.

Время осаждения [с]:

---