Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 [ 50 ] 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

Пример 8.3. Рассчитать основные параметры газонасыщенной нефти при 280 К, содержащей 15 нм/мрастворенного газа плотностью 1,4 кг/м- Свойства дегазированной нефти таковы: плотность при 293 К равна 835 кг/м, кинематическая вязкость при 273 К - 35 mmVc, а при 293 К - 9 мм7с.

Решение

1. Огносительные плотности дегазированной нефти и газа (по воде):

1000 1,4

= 0,835; = 1,4-10-.

, у1л .-.у,. 1000 .......

2. Коэффициент растворимости газа при 293 К по формуле (8.49)

К =115,4-10-(1,4-10-)ехр(--7,76-0,835) = 8,82-!-<.1 Р V / м - МПа ,

;!,;;: 3. Давленис насыщения нефти при 293К по формуле (8.52) •"

Ps,„, =0,1 +

8,82

= 1,80МПа.

4. Температурная поправка давления насыщения по формуле (8.54)

Кз = 10-

26,2 + (19,4-0,835-12)1 = 0,0102 0,1

5. Давление насыщения газонасыщенной нефти при температуре 280 К по формуле (8.53)

Pg = 1,80 + 0,0102 - (280 - 293) = 1,67МПа . " *

6. Объемный коэффициент газонасыщенной нефти при температуре 293 К по формуле (8.56)

Вк = (l +19,4-0,835-°" -0,0014" 15)° = 1,046 . *

7. Плотность газонасыщенной нефти при температуре 293К по формуле (8.55) .....

р.=."„:!"Вм

1,046 м

8. Температурная поправка плотности газонасыщенной нефти по формуле (8.58а)

= 1,854-0,148-10- -818,4 = 0,643

9. Плотность газонасыщенной нефти при температуре 280 К по формуле (1.2)

р =818,4 + 0,643-(293-280) = 826,8

" м"

10. Крутизна вискограммы дегазированной нефти по формуле (1.10)

и =---In-= 0,068-.

293-273 9 К

11. Кинематическая вязкость дегазированной нефти при расчетной температуре по формуле (1.9) - >. • . • i

= 3 5 • ехр [(-0,06 8 (280 - 273))] = 21,7 •

12. Расчетный коэффициент Z по формуле (8.60)

Z = -0,375 - (In 21,7)" - (In 1,046)"°" -15° = -14,9.

13. Кинематическая вязкость газонасыщенной нефти при 280К по формуле (8.59)

V =21,7-1,046--= 11,1

, мм

Пример 8.4. Используя данные примера 8.3, выполнить технологический расчет перекачки в газонасыщенном состоянии 16 млн.т дегазированной нефти в год по трубопроводу диаметром 720мм с толщиной стенки 9мм на расстояние 550км. Эквивалентная шероховатость труб - 0,2мм. Разность нивелирных высот AZ =-20м.

Решение

1.Так как условия прохождения трассы нефтепровода дополнительно не оговорены, то по табл. 5.1 определяем расчетное число рабочих дней Np = 354.

2. Массовый годовой расход газонасыщенной нефти по формуле (8.65)

Оз=16-

1,4-15 835

= 16,4

МЛН.Т

3. Расчетный часоюй расход газонасьпценной нефти по формуле (8.64)

Q.= =2335 = 0,649.

24-354-826,8 ч с

4. По расчетному часовому расходу выбираем насосы: в качестве подпорных НПВ 2500-80, основных - НМ 2500-230.

5. Так как запорная арматура нефтепроводов рассчитана на давление =6,4 МПа, то суммарный напор подпорного и основных насосов не должен превышать величины

P.-Ps (б,4-1,67)-10 ,

Psp-g

826,8-9,81

= 583м. srjfvvn.O

Следовательно, количество работающих основных насосов mf.=2.

6. Полагая, что в насосах используются роторы наибольшего диаметра (НПВ 2500-80 - 540мм, НМ 2500-230 - 440мм) по формуле (3.1) вычисляем напоры этих насосов при расчетном расходе: не;

i. г <

Нг = 79,7 -0,1 10- 2335 = 74,3м ; h,„ =281-7,84-10--2335 = 238,3м.

Следовательно, рабочее давление на выходе головной насосной станции по формуле (5.4) с учетом давления насыщения газонасыщенной нефти

Р = 826,8-9,81-(2-238,3 + 74,3) + 1,67-10=6,14-10Па. .ь

Так как Р < Р,,, то количество последовательно включенных насосов и диаметры их роторов подобраны верно. Если бы неравенстю (5.5) не выполнялось, то потребовалось бы уменьшить диаметры роторов подпорных и/или основных насосов. : ,j

7. Внутренний диаметр нефтепровода по формуле (5.6)У« ;,Л

d = 720-2-9 = 702мм. :>>-Ып:

8. Средняя скорость перекачки по формуле (5.8)

4.0.649 м

3,14-0,702 с

9. Число Рейнольдса при перекачке газонасыщенной нефти по формуле (5.10)

1,68-0,702

Re = -

=106249.

11,1-10-

Так как число Re>2320, то режим перекачки турбулентный. 10.Относительная шероховатость труб

s = - = 2,85-10- 0,702

11.Переходные числа Рейнольдса по формулам (5.12): к „ 10 ..... „ 500

Re,=

=35088; Re,, = 2,85-10" " 2,85-10-

= 1754386.-

Поскольку Re,<Re<Re,„ то течение газонасыщенной нефти осуществляется в зоне смещанного трения.

12. Коэффициент гидравлического сопротивления по формуле (5.14)

= 0,11-(2,85-10-+-

)°" =0,0192.

106249

13. Гидравлический уклон по формуле (5.18) 0,192 1,68

1, =

= 0,00394.

0,702 2-9,81 .,, .

14. Напор, необходимый для закачки газонасыщенной нефти в концевую сепарационную установку, примем равным Н„ = 30м. Для обеспечения однофазности потока газонасыщенной нефти в обвязке конечного пункта его надо увеличить на напор, соответствующий давлению насыщения, т.е.

=30 + = 235,9м. ""s 826,8-9,81

15. Полные потери напора в трубопроводе по формуле (5.28)

Н = 1,02 - 0,00394 - 550 -1 о - 20 + 235,9 = 2426,2 м.

16. Расчетный напор одной станции по формуле (5.20) ,

• Нст =2-238,3 = 476,6 м.

17. Расчетное число насосных станций по формуле (5.32)

2426,2-1-74,3

п = -

476,6

= 4,94-5.

Так как расчетное количество насосных станций мало отличается от целого, то трубопровод загружен практически полностью. Следовательно, применение протиютурбулентных присадок нецелесообразно и самым предпочтительным способом регулирования его производительности является работа различным количеством насосов.

Пример 8.5. Определить гидравлическое сопротивление трубопровода с внутренним диаметром 207 мм, длиной 10 км и AZ=-10m для перекачки смеси нефти и воды с расходами Q„=0,025mVc и Q5=0,01 мУс. Свойства составляющих смеси: Рл=6*10- Па-с, р=825 кт/м\ [i=l,l 10-3 Па-с, Рз=1000 кт/м\ о„,=0,039 н/м.

Решение

1. Объемная доля воды в эмульсии по формуле (8.67) р = 0,01/(0,0250,01) = 0,286.

2. Критическое расходное содержание воды в эмульсии по формуле (8.68)

Рв.кр

1,1-10-J

6-10-

= 0,710.

1,1-10-j

Так как < р, , то эмульсия имеет тип «вода в нефти» и следовательно

рф =0,286; рф=1000-; р,=825;р,=6-10-Па-с.

Й1 3. Плотность эмульсии по формуле (8.69) тЛтхп о и hi-sho.

Рэ=825-(1-0,28б) + 1000-0,286 = 875,1- 3 .

4. Динамическая вязкость эмульсии по формуле (8.70)

Рэ = 6 -10-- (1 - 0,286)"= 13,9 -10-Па - с.

5. Средняя скорость эмульсии в трубопроводе по формуле (8.71)

3,14-0,207 6. Число Вебера по формуле (8.72)

0039

We =-

4 (0,025 + 0,01) дм

- = 210,9-10-*. 825-1,04-0,207

7. Первое приближение величины среднего объемно-поверхностного диаметра капель эмульсии по формуле (8.72) gsi,

d, =1,4-0,207-(210,9-10-)° =1,8М0-м .

8. Так как рф <0,524, то = 0, И=0 и, следовательно, число Рейнольдса при течении эмульсии находим по формуле (8.76)

J,04-0,207-875,1 3333

. 13,9-10-

9. Величина параметра Медведева по формуле (8.77)

t.. Н=13553-(210,9-10-)-- = 0,601.

875,1

Так как М > 0,46, то эмульсия неустойчива и эффект гашения турбулентности имеет место.

10. Величина расчетного параметра М, по формуле (8.79)

М,=-

(б-10")-1,04

- = 22,2-10-.

0,207-825-0,039 Щ

11. Уточненная величина среднего объемно-поверхностного диаметра капель по формуле (8.78) ,.,

1,81-10"

- = 2,09-10"м.

(1 - 0,286) - 1 - 0,863 • 0,286 - (22,2 -10-)°

Так как в нашем случае Рф < 0,524, то уточнять величину Rq нет необходимости.

12. Коэффициент гидравлического сопротивления при течении эмульсии по формуле (8.80)

К =-

0,3164

= 0,0222.

(1 + 1,125-1-0,28б)-13553° 13. Потери давления в трубопроводе при движении эмульсии по

формуле (8.81) • iijT АР = 875,1

.10000-1,04-

2-0,207

= 4,22-10Па.4.

Пример 8.6. Выполнить гидравлический расчет перекачки газоэмульсионной смеси по трубопроводу с внутренним диаметром 0,207м на расстояние 5км при AZ = Юм и при следующих исходных данных:

Qh =0,025; Q. = 0,01; К, =9; Гп=45; В,=1,05; ° с см- МПа м

А =1,4-10-3; р„,= 1,4 кг/м; р=18-10- Па-с; Рз=1,1-10- Па-с; Т,р=298 К; р =819 кг/м; р,= 1000 кг/м; о, =0,07 н/м; о„=0,02 н/м; AZn=80 м; AZc=40 м; а,р=3°; Ln=4237 м; Lc=763 м; Р,р=2 МПа. Pi.niq.-; .01

Решение

1. Количество газа, растворенного в 1м нефти, по формуле (8.87)

Г = 9-(2-0,1) = 17,1

2. Коэффициент сжимаемости газа по формуле (8.88)