ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 77
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2. Обоснование выбора типа электродегидратора.
2.1 Общие сведения об аппаратах подготовки нефти Хитер-Тритер.
Растущая конкуренция в нефтегазовом секторе обуславливает необходимость повышения эффективности работы компаний. Одно из перспективных направлений в достижении этого результата – техническое и технологическое совершенствование процесcов подготовки нефти: сбора, утилизации воды и газа и обессоливания нефти на месторождении. В настоящее время более трети российских запасов «черного золота» имеют обводненность свыше 70 %.
Для предприятий любой формы собственности очень важно учитывать финансовые результаты, отражающие динамику расходов и доходов в течение определенного времени. Однако, сама финансовая информация, выраженная в денежной форме, без должного анализа производственной стратегии, эффективности использования производственных ресурсов и развития рынков сбыта не дают полной оценки текущего состояния и перспектив развития предприятия. Снижение издержек производства, рациональное использование материальных ресурсов, достижение более высоких экономических показателей и, прежде всего повышение производительности труда и эффективности производства, и на этой базе снижение себестоимости - наиболее важные и актуальные задачи работников управления производством. Для их решения большое значение имеет расчеты и сравнение показателей эффективности производства предприятия.
Оснащение месторождений системами подготовки нефти традиционными способами – долгий, трудоемкий и затратный процесс.
Традиционные установки являются сложными техническими сооружениями, состоящими из целого ряда отдельно стоящих блоков (сепараторов, печей, дегидраторов, отстойников и т.п.). Все это оборудование занимает достаточно большие площади. Кроме этого, установки, состоящие из большого количества сооружений, сложны в обслуживании, достаточно затратны и не всегда эффективны в работе.
Решение этой проблемы - совмещение процессов нагрева, сепарации, обезвоживания нефти и очистки воды в одном технологическом аппарате.
Блочная автоматизированная установка подготовки нефти типа «Хитер
Тритер» предназначена для разделения продукции нефтедобывающих скважин и подготовки нефти до требуемых норм качества. Установка используется для эффективного нагрева, обезвоживания и обессоливания нефтяных эмульсий и подготовки товарной нефти. Благодаря своему универсальному функционалу, одна установка УПН способна заменить одновременно несколько систем очистки:
Обезвоживание нефтяного сырья;
Его разделение на нефть и побочные продукты;
Получение очищенной нефти.
21
Имеется ряд существенных преимуществ использования одной комплексной установки такого типа для одновременной сепарации нефти, газа и воды:
1. Сепарация газа происходит при существующем давлении поступаемой нефти со скважины, что является оптимальным фактором при подборе компрессора, его входного давления и его мощности.
2. Перечень необходимого оборудования для подготовки нефти сводится к минимуму, упрощая работу операторов и повышая при этом стабильность работы оборудования, что является особенно существенным для удаленных промыслов, на которых не всегда имеется постоянный обслуживающий персонал.
3. Комплексная установка для одновременной сепарации нефти, газа и воды может полноценно функционировать без сбоя, независимо от объёма поступаемой нефти и ее давления, так как постоянно контролируется современной автоматической системой управления РLС (програмно- логический контроллер), включающий высокоэффективный электронный детектор интерфейса нефть/ вода и автоматический регулятор обратного давления.
Рисунок 2.1 – Принципиальная схема использования аппарата подготовки нефти
Для обеспечения функциональной надежности и продолжительной безопасной работы установки подготовки нефти, ее конструкция имеет ряд специфических особенностей:
1. Двойная (дублированная) система жаровых труб (2 х 75 % тепловой мощности) - т.е. при выводе на ремонт одной жаровой трубы, вторая будет обеспечивать работу установки в режиме 75 % проектной тепловой мощности.
22 2. Полная защита от коррозии, состоящая из внутреннего эпоксидного покрытия всей внутренней поверхности сосуда и протекторных анодов в водной фазе. Все внутренние части, которые не могут быть покрыты антикоррозийным составом (за исключением жаровых труб), сделаны из нержавеющей стали.
3. Современная система контроля для управления работы горелки, электронная детекция интерфейса нефть/вода, регулирование давления - все это обеспечивает непрерывный текущий контроль и управление всеми рабочими функциями установки независимо от ее расположения.
4. Техническое обслуживание и профилактический осмотр установки, проводимый примерно один раз в два года, заключается в проведении внутреннего и наружного осмотра сосуда и инспектирования состояния его деталей и антикоррозионного покрытия. В случае необходимости вытаскивания жаровых труб из сосуда и их обратной установки, установка подготовки нефти оборудована специальным тельферным роликовым приспособлением, позволяющим легко и быстро произвести эти операции.
Преимущество данного аппарата в том, что он способен заменить несколько аппаратов, выполняя одновременную сепарацию всех составляющих смеси: нефти, газа и воды. Аппарат представляет собой блок оборудования в максимальной заводской готовности что экономит время при монтаже в отличии строительства установки по традиционной схеме с отстойниками, путевыми подогревателями и электродегидраторами. Бесперебойно эксплуатируется в условиях холодного климата и при любых порывах ветра. Блок устанавливается на открытой площадке.
Изготавливают следующие конструктивные исполнения аппаратов для термической или электротермической подготовки нефти:
Тип 1 - предназначены для термической подготовки нефти, блоки с прямым подогревом с секцией поверхностной коалесценции.
Тип 2 - предназначены для электротермической подготовки нефти. Блоки изготавливаются с прямым подогревом и электродной системой, используются на установках подготовки нефти (УПН) для глубокого очищения.
2.2 Требуемые основные параметры при выборе аппарата подготовки
нефти
Выбор оборудования, работающего под давлением должен осуществляться с соблюдением условий нормативно-правовой документации, а именно:
- Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Правила промышленной безопасности при использовании оборудования, работающего под избыточным давлением", утверждены приказом N 536
23
Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 декабря 2020 года;
- Технический регламент Таможенного союза "О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением" (ТР ТС 032/2013). Принят
Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 2 июля 2013 года
N 41; [8]
- ГОСТ 34347-2017 «Сосуды и аппараты стальные сварные».
В основу выбора аппарата подготовки нефти лежат такие технические условия как:
- производительность;
- избыточное давление в системе подготовки нефти;
- оптимальную температуру нагрева нефти;
- ток внешней фазы электродегидратора
;
- обводненность нефти на выходе из аппарата;
Для определения требуемой модели требуются исходные данные, которые в свою очередь закладываются при проектировании обустройства месторождения и установки подготовки нефти в частности. Основа выбора аппаратов данного предназначения выполняется не как выбор отдельной единицы оборудования, а в совокупности всей технологической цепочки подготовки нефти на месторождении, и рассматривается на стадии проектирования.
Исходные данные для выбора модели берутся по технологическим данным перекачиваемой жидкости, точнее ее состояния и параметров на выходе из последнего звена в технологической цепочке оборудования установки подготовки нефти перед входом в электродегидратор. Естественно при этом учитывается качество жидкости на выходе из электродегидратора и его производительность. В расчет берутся так же и наличие ресурсов требуемых для нормальной работы аппарата (электричество, топливный газ, обслуживающий персонал). В условиях постоянной борьбы за понижение себестоимости подготовки нефти, учитываются и экономические показатели, затраты на приобретение, строительство, обслуживание, надежность. В нашем случае исходные данные представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1- Исходные данные для выбора аппарата подготовки нефти
Наименование параметра
Значение параметра
Производительность, не менее
2000 т/сутки
Давление рабочее
0,7 МПа
Обводненность на выходе из аппарата, не более
1,0 % об.
Внешний источник питания
380 В, 50 Гц
2.2 Выбор модели электродегидратора
24
На основании вышеизложенного целесообразно при строительстве установки подготовки нефти выбирать многофункциональные аппараты, без потери качества подготовки нефти. Выбор аппарата подготовки нефти
Хитер-Тритер в качестве звена цепочки технологического оборудования позволяет сократить количество оборудования, уменьшить расходы на обслуживание, увеличить скорость строительства установки, что в условиях конкуренции среди нефтяных компаний и снижении затрат на добычу и подготовку нефти и газа является несомненным плюсом.
Рисунок 2.2 – Типовая принципиальная схема установи подготовки нефти
Рисунок 2.3 – Типовая принципиальная схема установи подготовки нефти с использованием аппаратов Хитер-Тритер
25
Рассмотрев типовые принципиальные схемы на рисунках 2.2 и 2.3 видно, что использование аппарата подготовки нефти Хитер-Тритер позволяет существенно сократить количество технологического оборудования без потери качества и количества подготавливаемой продукции.
1 – Трансформатор, 2 – корпус аппарата, 3 – жаровые трубы, 4 – выход воды,
5 – выход нефти, 6 – выход газа, 7 – дымовые трубы, 8 – газовые горелки,
9 – электродная решетка, 10 – блок предохранительных клапанов.
Рисунок 2.4 – Аппарат подготовки нефти Хитер Тритер тип 2
Исходным данным указанным в таблице 2.1 соответствует аппарат подготовки нефти Хитер-Тритер тип 2.
Таблица 2.2 – Технические характеристики аппарата Хитер-Тритер тип 2
Наименование параметра
Значение параметра
Габаритные размеры аппарата: длина аппарата диаметр аппарата
12192 мм
3048 мм
Объем аппарата
96,339 м
3
Производительность аппарата по жидкости
2375 т/сут
Давление: рабочее расчетное пробное
0,7 МПа
0,83 МПа
1,07 МПа
Мощность трансформатора
25 кВА
Питание трансформатора
380 В (50 Гц)
Обводненность нефти на выходе при максимальной производительности
0,5%
Следовательно, сравнивая данные в таблицах 2.1 и 2.2 выбор аппарата подготовки нефти Хитер-Тритер целесообразен и обоснован.
26
3. Оценка характеристик выбранного аппарата
3.1 Исходные данные оценочных характеристик аппарата
Первым из расчетов произведем расчет материального баланса.
Рассматриваем вариант с одним аппаратом подготовки нефти, следовательно при большей добычи количество аппаратов следует увеличить. Для составления материального баланса электродегидратора необходимо знать время работы оборудования в году. Установка периодически должна подвергаться ремонту, для проведения которого она прекращает свою работу, и, следовательно, время ее работы будет меньше 365 дней. Время работы оборудования с учетом времени простоя и ремонта определяется как:
Т = Т
г
– Т
рем
– Т
пр
(3.1) где ????г − число дней в году, дней;
????рем − время, необходимое на ремонт, дней;
????пр − время простоя, дней.
Принимаем согласно положению о планово-предупредительных ремонтах,
????рем = 10 дней, ????пр = 5 дней. Следовательно, время работы оборудования будет равно:
Т = 365 − 10 − 5 = 350 дней = 8400 ч.
Таб. 3.1 – Исходные данные для расчета материального баланса
Наименование параметров
Значение параметров
Годовая производительность установки по товарной нефти
700000 т/год
Годовая продолжительность работы установки
350 дней (8400 ч)
Обводненность сырой нефти
5,05 % об
Содержание воды в товарной нефти
0,5 % об
Плотность товарной нефти
846 кг/м
3
Плотность пластовой воды
1014 кг/м
3
В аппарат поступает жидкость в количестве:
Q
н
= 87541 кг/час, в том числе: нефть – 0,9495*Q
н
= 0,9495*87541 = 83120,1795 кг/ч; вода – 0,0505*Q
н
= 0,0505*87541 = 4420,8205 кг/ч;
27
После процесса обессоливания и окончательного обезвоживания состав потока на выходе из аппарата должен соответствовать требованиям ГОСТ Р
51858-2002.
Примем: товарная нефть: вода – 0,5 %; нефть – 99,5%; пластовая вода: нефть – 0,1%; вода – 99,9%.
Принимаем:
Q
н ап
= Н
1
– количество товарной нефти из аппарата, кг/ч;
Q
в ап
= В
1
– количество пластовой воды из аппарата, кг/ч.
Составим систему уравнений:
0,9495* Q
н
= 0,995*
Н
1
+ 0,001* В
1
(3.2)
0,0505* Q
н
= 0,999* В
1
+ 0,005* Н
1
(3.3) где Н
1
– количество товарной нефти из аппарата, кг/ч;
В
1
– количество пластовой воды из аппарата, кг/ч.
Q
н
– количество жидкости на входе в аппарат, кг/ч.
Решая эту систему, получаем:
Н
1
= 83533,84 кг/ч.
В
1
= 4007,16 кг/ч.
Таким образом, получили следующее массовое распределение потоков на выходе из аппарата: товарная нефть Q
н ап
= 83533,84 кг/ч, в том числе: нефть – 0,995*Q
н ап
= 0,995*83533,84 = 83116,17 кг/ч; вода – 0,005* Q
н ап
= 0,005*83533,84 = 417,669 кг/ч; пластовая вода Q
в ап
= 4007,16 кг/ч, в том числе: вода – 0,999* Q
в ап
= 0,999*4007,16 = 4003,152 кг/ч; нефть – 0,001* Q
в ап
= 0,001*4007,16 = 4,007 кг/ч.
28
Расчет материального баланса аппарата выполнен правильно, при соблюдении равенства:
ƩQ
i до ап
= ƩQ
i после ап
(3.4)
Где, ƩQ
i до ап
– сумма расхода всех жидкостей на входе в аппарат, кг/ч;
ƩQ
i после ап
– сумма расхода жидкостей на выходе из аппарата, кг/ч
ƩQ
i до ап
= Q
н
= 87541 кг/час;
ƩQ
i после ап
= Q
н ап
+ Q
в ап
(3.5) где Q
н ап
– расход товарной нефти после аппарата;
Q
в ап
– расход воды из аппарата.
ƩQ
i после ап
= 83533,84 + 4007,16 = 87541 кг/час.
Равенство из формулы 3.4 выполняется. Данные заносим в таблицу 3.2
Таб. 3.2 – Материальный баланс аппарата подготовки нефти Хитер Тритер на
700000 т/год по товарной нефти.
Наимен.
Приход
Наимен.
Расход
% масс кг/ч тыс т/г
% масс кг/ч тыс т/г
Сырая нефть, в том числе
Товарная нефть, в том числе
94,95 нефть
94,95 83120,179 698,208 нефть
99,5 83116,17 698,174 вода
5,05 4420,8205 37,134 вода
0,5 417,669 3,508
Итого
100 83533,839 701,677
Пластовая вода, в том числе
5,05 вода
99,9 4003,152 33,626 нефть
0,1 4,007 0,33
Итого
100 4007,159 33,966 100 87541 735,3444 100 87541 701,709
Дальнейшим расчетом у нас будет технологический расчет. Целью дальнейшего расчета является нахождение максимальной производительности аппарата и определение количества аппаратов.
29
Таб. 3.2 – Исходные данные для расчета
Наименование параметров
Значение параметров
Годовая производительность установки по товарной нефти
87541 кг/ч
Температура продукта в секции нагрева t=45 0
С
Плотность нефти при 45 0
С
ρ
н
=828,218 кг/м
3
Плотность воды при 45 0
С
ρ
в
=1012,215 кг/м
3
Наименьший диаметр осаждающихся капель воды d=2,2*10
-4
Находим плотность эмульсии при 45 0
С.
????
эм
45
= 1/((0,95/ ρ
н
) + (0,05/ ρ
в
)) (3.6) где ????
эм
45
– плотность эмульсии при 45 0
С;
ρ
н
- плотность нефти при 45 0
С;
ρ
в
- плотность воды при 45 0
С.
ρ
эм
= 1/((0,95/828,218)+(0,05/1012,215))= 835,815 кг/м
3
Найдем динамическую вязкость эмульсии при 45 0
С: lg ????
45
= lg ????
20
∙ (
lg ????
50
lg ????
20
)
45−20 30
(3.7) где ????
45
– динамическая вязкость эмульсии при 45 0
С;
????
20
– динамическая вязкость эмульсии при 20 0
С;
????
50
– динамическая вязкость эмульсии при 50 0
С. lg(9 ∙ 10
−3
) ∙ (
lg(4.37 ∙ 10
−3
)
lg(9.0 ∙ 10
−3
)
)
45−20 30
????
45
= 4,965 мПа ∙ с.
Следующим действием определим кинематическую вязкость эмульсии:
????
45
=
????
45
????
эм
45
(3.8) где ????
45
– кинематическая вязкость эмульсии при 45 0
С;
2.1 Общие сведения об аппаратах подготовки нефти Хитер-Тритер.
Растущая конкуренция в нефтегазовом секторе обуславливает необходимость повышения эффективности работы компаний. Одно из перспективных направлений в достижении этого результата – техническое и технологическое совершенствование процесcов подготовки нефти: сбора, утилизации воды и газа и обессоливания нефти на месторождении. В настоящее время более трети российских запасов «черного золота» имеют обводненность свыше 70 %.
Для предприятий любой формы собственности очень важно учитывать финансовые результаты, отражающие динамику расходов и доходов в течение определенного времени. Однако, сама финансовая информация, выраженная в денежной форме, без должного анализа производственной стратегии, эффективности использования производственных ресурсов и развития рынков сбыта не дают полной оценки текущего состояния и перспектив развития предприятия. Снижение издержек производства, рациональное использование материальных ресурсов, достижение более высоких экономических показателей и, прежде всего повышение производительности труда и эффективности производства, и на этой базе снижение себестоимости - наиболее важные и актуальные задачи работников управления производством. Для их решения большое значение имеет расчеты и сравнение показателей эффективности производства предприятия.
Оснащение месторождений системами подготовки нефти традиционными способами – долгий, трудоемкий и затратный процесс.
Традиционные установки являются сложными техническими сооружениями, состоящими из целого ряда отдельно стоящих блоков (сепараторов, печей, дегидраторов, отстойников и т.п.). Все это оборудование занимает достаточно большие площади. Кроме этого, установки, состоящие из большого количества сооружений, сложны в обслуживании, достаточно затратны и не всегда эффективны в работе.
Решение этой проблемы - совмещение процессов нагрева, сепарации, обезвоживания нефти и очистки воды в одном технологическом аппарате.
Блочная автоматизированная установка подготовки нефти типа «Хитер
Тритер» предназначена для разделения продукции нефтедобывающих скважин и подготовки нефти до требуемых норм качества. Установка используется для эффективного нагрева, обезвоживания и обессоливания нефтяных эмульсий и подготовки товарной нефти. Благодаря своему универсальному функционалу, одна установка УПН способна заменить одновременно несколько систем очистки:
Обезвоживание нефтяного сырья;
Его разделение на нефть и побочные продукты;
Получение очищенной нефти.
21
Имеется ряд существенных преимуществ использования одной комплексной установки такого типа для одновременной сепарации нефти, газа и воды:
1. Сепарация газа происходит при существующем давлении поступаемой нефти со скважины, что является оптимальным фактором при подборе компрессора, его входного давления и его мощности.
2. Перечень необходимого оборудования для подготовки нефти сводится к минимуму, упрощая работу операторов и повышая при этом стабильность работы оборудования, что является особенно существенным для удаленных промыслов, на которых не всегда имеется постоянный обслуживающий персонал.
3. Комплексная установка для одновременной сепарации нефти, газа и воды может полноценно функционировать без сбоя, независимо от объёма поступаемой нефти и ее давления, так как постоянно контролируется современной автоматической системой управления РLС (програмно- логический контроллер), включающий высокоэффективный электронный детектор интерфейса нефть/ вода и автоматический регулятор обратного давления.
Рисунок 2.1 – Принципиальная схема использования аппарата подготовки нефти
Для обеспечения функциональной надежности и продолжительной безопасной работы установки подготовки нефти, ее конструкция имеет ряд специфических особенностей:
1. Двойная (дублированная) система жаровых труб (2 х 75 % тепловой мощности) - т.е. при выводе на ремонт одной жаровой трубы, вторая будет обеспечивать работу установки в режиме 75 % проектной тепловой мощности.
22 2. Полная защита от коррозии, состоящая из внутреннего эпоксидного покрытия всей внутренней поверхности сосуда и протекторных анодов в водной фазе. Все внутренние части, которые не могут быть покрыты антикоррозийным составом (за исключением жаровых труб), сделаны из нержавеющей стали.
3. Современная система контроля для управления работы горелки, электронная детекция интерфейса нефть/вода, регулирование давления - все это обеспечивает непрерывный текущий контроль и управление всеми рабочими функциями установки независимо от ее расположения.
4. Техническое обслуживание и профилактический осмотр установки, проводимый примерно один раз в два года, заключается в проведении внутреннего и наружного осмотра сосуда и инспектирования состояния его деталей и антикоррозионного покрытия. В случае необходимости вытаскивания жаровых труб из сосуда и их обратной установки, установка подготовки нефти оборудована специальным тельферным роликовым приспособлением, позволяющим легко и быстро произвести эти операции.
Преимущество данного аппарата в том, что он способен заменить несколько аппаратов, выполняя одновременную сепарацию всех составляющих смеси: нефти, газа и воды. Аппарат представляет собой блок оборудования в максимальной заводской готовности что экономит время при монтаже в отличии строительства установки по традиционной схеме с отстойниками, путевыми подогревателями и электродегидраторами. Бесперебойно эксплуатируется в условиях холодного климата и при любых порывах ветра. Блок устанавливается на открытой площадке.
Изготавливают следующие конструктивные исполнения аппаратов для термической или электротермической подготовки нефти:
Тип 1 - предназначены для термической подготовки нефти, блоки с прямым подогревом с секцией поверхностной коалесценции.
Тип 2 - предназначены для электротермической подготовки нефти. Блоки изготавливаются с прямым подогревом и электродной системой, используются на установках подготовки нефти (УПН) для глубокого очищения.
2.2 Требуемые основные параметры при выборе аппарата подготовки
нефти
Выбор оборудования, работающего под давлением должен осуществляться с соблюдением условий нормативно-правовой документации, а именно:
- Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Правила промышленной безопасности при использовании оборудования, работающего под избыточным давлением", утверждены приказом N 536
23
Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 декабря 2020 года;
- Технический регламент Таможенного союза "О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением" (ТР ТС 032/2013). Принят
Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 2 июля 2013 года
N 41; [8]
- ГОСТ 34347-2017 «Сосуды и аппараты стальные сварные».
В основу выбора аппарата подготовки нефти лежат такие технические условия как:
- производительность;
- избыточное давление в системе подготовки нефти;
- оптимальную температуру нагрева нефти;
- ток внешней фазы электродегидратора
;
- обводненность нефти на выходе из аппарата;
Для определения требуемой модели требуются исходные данные, которые в свою очередь закладываются при проектировании обустройства месторождения и установки подготовки нефти в частности. Основа выбора аппаратов данного предназначения выполняется не как выбор отдельной единицы оборудования, а в совокупности всей технологической цепочки подготовки нефти на месторождении, и рассматривается на стадии проектирования.
Исходные данные для выбора модели берутся по технологическим данным перекачиваемой жидкости, точнее ее состояния и параметров на выходе из последнего звена в технологической цепочке оборудования установки подготовки нефти перед входом в электродегидратор. Естественно при этом учитывается качество жидкости на выходе из электродегидратора и его производительность. В расчет берутся так же и наличие ресурсов требуемых для нормальной работы аппарата (электричество, топливный газ, обслуживающий персонал). В условиях постоянной борьбы за понижение себестоимости подготовки нефти, учитываются и экономические показатели, затраты на приобретение, строительство, обслуживание, надежность. В нашем случае исходные данные представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1- Исходные данные для выбора аппарата подготовки нефти
Наименование параметра
Значение параметра
Производительность, не менее
2000 т/сутки
Давление рабочее
0,7 МПа
Обводненность на выходе из аппарата, не более
1,0 % об.
Внешний источник питания
380 В, 50 Гц
2.2 Выбор модели электродегидратора
24
На основании вышеизложенного целесообразно при строительстве установки подготовки нефти выбирать многофункциональные аппараты, без потери качества подготовки нефти. Выбор аппарата подготовки нефти
Хитер-Тритер в качестве звена цепочки технологического оборудования позволяет сократить количество оборудования, уменьшить расходы на обслуживание, увеличить скорость строительства установки, что в условиях конкуренции среди нефтяных компаний и снижении затрат на добычу и подготовку нефти и газа является несомненным плюсом.
Рисунок 2.2 – Типовая принципиальная схема установи подготовки нефти
Рисунок 2.3 – Типовая принципиальная схема установи подготовки нефти с использованием аппаратов Хитер-Тритер
25
Рассмотрев типовые принципиальные схемы на рисунках 2.2 и 2.3 видно, что использование аппарата подготовки нефти Хитер-Тритер позволяет существенно сократить количество технологического оборудования без потери качества и количества подготавливаемой продукции.
1 – Трансформатор, 2 – корпус аппарата, 3 – жаровые трубы, 4 – выход воды,
5 – выход нефти, 6 – выход газа, 7 – дымовые трубы, 8 – газовые горелки,
9 – электродная решетка, 10 – блок предохранительных клапанов.
Рисунок 2.4 – Аппарат подготовки нефти Хитер Тритер тип 2
Исходным данным указанным в таблице 2.1 соответствует аппарат подготовки нефти Хитер-Тритер тип 2.
Таблица 2.2 – Технические характеристики аппарата Хитер-Тритер тип 2
Наименование параметра
Значение параметра
Габаритные размеры аппарата: длина аппарата диаметр аппарата
12192 мм
3048 мм
Объем аппарата
96,339 м
3
Производительность аппарата по жидкости
2375 т/сут
Давление: рабочее расчетное пробное
0,7 МПа
0,83 МПа
1,07 МПа
Мощность трансформатора
25 кВА
Питание трансформатора
380 В (50 Гц)
Обводненность нефти на выходе при максимальной производительности
0,5%
Следовательно, сравнивая данные в таблицах 2.1 и 2.2 выбор аппарата подготовки нефти Хитер-Тритер целесообразен и обоснован.
26
3. Оценка характеристик выбранного аппарата
3.1 Исходные данные оценочных характеристик аппарата
Первым из расчетов произведем расчет материального баланса.
Рассматриваем вариант с одним аппаратом подготовки нефти, следовательно при большей добычи количество аппаратов следует увеличить. Для составления материального баланса электродегидратора необходимо знать время работы оборудования в году. Установка периодически должна подвергаться ремонту, для проведения которого она прекращает свою работу, и, следовательно, время ее работы будет меньше 365 дней. Время работы оборудования с учетом времени простоя и ремонта определяется как:
Т = Т
г
– Т
рем
– Т
пр
(3.1) где ????г − число дней в году, дней;
????рем − время, необходимое на ремонт, дней;
????пр − время простоя, дней.
Принимаем согласно положению о планово-предупредительных ремонтах,
????рем = 10 дней, ????пр = 5 дней. Следовательно, время работы оборудования будет равно:
Т = 365 − 10 − 5 = 350 дней = 8400 ч.
Таб. 3.1 – Исходные данные для расчета материального баланса
Наименование параметров
Значение параметров
Годовая производительность установки по товарной нефти
700000 т/год
Годовая продолжительность работы установки
350 дней (8400 ч)
Обводненность сырой нефти
5,05 % об
Содержание воды в товарной нефти
0,5 % об
Плотность товарной нефти
846 кг/м
3
Плотность пластовой воды
1014 кг/м
3
В аппарат поступает жидкость в количестве:
Q
н
= 87541 кг/час, в том числе: нефть – 0,9495*Q
н
= 0,9495*87541 = 83120,1795 кг/ч; вода – 0,0505*Q
н
= 0,0505*87541 = 4420,8205 кг/ч;
27
После процесса обессоливания и окончательного обезвоживания состав потока на выходе из аппарата должен соответствовать требованиям ГОСТ Р
51858-2002.
Примем: товарная нефть: вода – 0,5 %; нефть – 99,5%; пластовая вода: нефть – 0,1%; вода – 99,9%.
Принимаем:
Q
н ап
= Н
1
– количество товарной нефти из аппарата, кг/ч;
Q
в ап
= В
1
– количество пластовой воды из аппарата, кг/ч.
Составим систему уравнений:
0,9495* Q
н
= 0,995*
Н
1
+ 0,001* В
1
(3.2)
0,0505* Q
н
= 0,999* В
1
+ 0,005* Н
1
(3.3) где Н
1
– количество товарной нефти из аппарата, кг/ч;
В
1
– количество пластовой воды из аппарата, кг/ч.
Q
н
– количество жидкости на входе в аппарат, кг/ч.
Решая эту систему, получаем:
Н
1
= 83533,84 кг/ч.
В
1
= 4007,16 кг/ч.
Таким образом, получили следующее массовое распределение потоков на выходе из аппарата: товарная нефть Q
н ап
= 83533,84 кг/ч, в том числе: нефть – 0,995*Q
н ап
= 0,995*83533,84 = 83116,17 кг/ч; вода – 0,005* Q
н ап
= 0,005*83533,84 = 417,669 кг/ч; пластовая вода Q
в ап
= 4007,16 кг/ч, в том числе: вода – 0,999* Q
в ап
= 0,999*4007,16 = 4003,152 кг/ч; нефть – 0,001* Q
в ап
= 0,001*4007,16 = 4,007 кг/ч.
28
Расчет материального баланса аппарата выполнен правильно, при соблюдении равенства:
ƩQ
i до ап
= ƩQ
i после ап
(3.4)
Где, ƩQ
i до ап
– сумма расхода всех жидкостей на входе в аппарат, кг/ч;
ƩQ
i после ап
– сумма расхода жидкостей на выходе из аппарата, кг/ч
ƩQ
i до ап
= Q
н
= 87541 кг/час;
ƩQ
i после ап
= Q
н ап
+ Q
в ап
(3.5) где Q
н ап
– расход товарной нефти после аппарата;
Q
в ап
– расход воды из аппарата.
ƩQ
i после ап
= 83533,84 + 4007,16 = 87541 кг/час.
Равенство из формулы 3.4 выполняется. Данные заносим в таблицу 3.2
Таб. 3.2 – Материальный баланс аппарата подготовки нефти Хитер Тритер на
700000 т/год по товарной нефти.
Наимен.
Приход
Наимен.
Расход
% масс кг/ч тыс т/г
% масс кг/ч тыс т/г
Сырая нефть, в том числе
Товарная нефть, в том числе
94,95 нефть
94,95 83120,179 698,208 нефть
99,5 83116,17 698,174 вода
5,05 4420,8205 37,134 вода
0,5 417,669 3,508
Итого
100 83533,839 701,677
Пластовая вода, в том числе
5,05 вода
99,9 4003,152 33,626 нефть
0,1 4,007 0,33
Итого
100 4007,159 33,966 100 87541 735,3444 100 87541 701,709
Дальнейшим расчетом у нас будет технологический расчет. Целью дальнейшего расчета является нахождение максимальной производительности аппарата и определение количества аппаратов.
29
Таб. 3.2 – Исходные данные для расчета
Наименование параметров
Значение параметров
Годовая производительность установки по товарной нефти
87541 кг/ч
Температура продукта в секции нагрева t=45 0
С
Плотность нефти при 45 0
С
ρ
н
=828,218 кг/м
3
Плотность воды при 45 0
С
ρ
в
=1012,215 кг/м
3
Наименьший диаметр осаждающихся капель воды d=2,2*10
-4
Находим плотность эмульсии при 45 0
С.
????
эм
45
= 1/((0,95/ ρ
н
) + (0,05/ ρ
в
)) (3.6) где ????
эм
45
– плотность эмульсии при 45 0
С;
ρ
н
- плотность нефти при 45 0
С;
ρ
в
- плотность воды при 45 0
С.
ρ
эм
= 1/((0,95/828,218)+(0,05/1012,215))= 835,815 кг/м
3
Найдем динамическую вязкость эмульсии при 45 0
С: lg ????
45
= lg ????
20
∙ (
lg ????
50
lg ????
20
)
45−20 30
(3.7) где ????
45
– динамическая вязкость эмульсии при 45 0
С;
????
20
– динамическая вязкость эмульсии при 20 0
С;
????
50
– динамическая вязкость эмульсии при 50 0
С. lg(9 ∙ 10
−3
) ∙ (
lg(4.37 ∙ 10
−3
)
lg(9.0 ∙ 10
−3
)
)
45−20 30
????
45
= 4,965 мПа ∙ с.
Следующим действием определим кинематическую вязкость эмульсии:
????
45
=
????
45
????
эм
45
(3.8) где ????
45
– кинематическая вязкость эмульсии при 45 0
С;