Подбор сепарационных установок и их применение на месторождений Узень

                                                                          (3)

где   диаметр нефтегазового сепаратора, м;

  доля поперечного сечения сепаратора, занятая потоком газа,

  давление в сепараторе,

  температура в сепараторе,

              

                              (4)

      где  объемный расход жидкости,

      обводненность добываемой продукции;

      отношение объема газа, выделившегося из нефти.

                        

По определению

                                    

                                            (5)

где  V_г(p) —объемный поток газа, выделившегося из нефти при давлении и  температуре в сепараторе (объем газа приведен к нормальным условиям), м³/сут;

       V_н — объемный поток нефти, поступающей в сепаратор, м³/сут. Если известно G(p) и найдено V_г(p), то

                                                       (6)      Определение фактической удельной нагрузки по нефти:

                                   

                                 (7)

Фактическая удельная нагрузка меньше рекомендуемой -

5. Определение уноса нефти с газом:

      

                                (8)

       В  трапе должны быть созданы  условия, при которых отдельные  пузырьки газа, еще не выделившиеся  в газовую среду, а находящиеся  в потоке нефти в нижней  части трапа, успели бы всплыть из нефти прежде, чем нефть выйдет из сепаратора.                           

Эти условия состоят  в том, чтобы скорость движения нефтяного потока была меньше скорости всплывания газового пузырька, в нефти:  < .

     Скорость                                                                         (9)

Скорость  по формуле Стокса:

                                                                       (10)

где d — диаметр пузырьков газа, примем его равным 0,02 см:

     — плотность газа в условиях трапа; = г/см³;

     — плотность нефти;

 = 0,878; —абсолютная вязкость нефти, примем ее равной 0,02 пуаза.

Здесь можно пренебречь малой плотностью газа ; знак минус показывает, что скорость частицы газа направлена вверх, т. е. она всплывает в нефти.

Так как  = 0,5 см/сек < = 0,95 см/сек, то пузырьки газа диаметром больше 0,2 мм не будут увлекаться потоком нефти, а будут всплывать и присоединяться к газовой среде в трапе.

 

 

 

      2.5.2 Расчет обечайки сепаратора

Цилиндрические обечайки являются одним из основных элементов  технологических аппаратов. Обечайки большей частью изготавливаются  вальцовкой из листового проката. Так как из одной, а в данном случае из нескольких обечаек образуется цилиндрический корпус аппарата. В данном сепараторе обечайка нагружена внутренним избыточным давлением.

Исходные данные:

Диаметр корпуса, м	1,2
Длина обечайки, м	3
Рабочее расчетное давление, МПа	0,6
Материал аппарата	0,9Г2С
Допустимые напряжения, МПа	162

 

                             

 

По безмоментной теории расчёта оболочек рассчитываем толщину  стенки:

 

           (11)

      P_R - рабочее расчетное давление; 

     D - диаметр корпуса;

       - коэффициент прочности сварных швов обечайки = 0,9;

- допускаемое напряжение,

                                                                              (12)

S_R – расчётная толщина стенки.

     Действительная  толщина стенки определяется  по формуле:

                                                                    (13)

 – прибавка, состоящая из:       (14)        

- прибавка на коррозию,

- прибавка на минусовой допуск,

- технологическая прибавка

Принимаем

Допускаемое избыточное давление определяется по формуле:

                             (15)  

Так как , то данный расчёт верен.

 

 

2.5.3 Расчёт  крышки сепаратора

Днища, так же как и  обечайки, являются одним из основных элементов технологических аппаратов. Цилиндрические цельносварные корпусы горизонтальных аппаратов с обеих сторон ограничиваются днищами. Форма днищ, применяемая в отечественном аппаратостроении, бывает эллиптическая, полусферическая, в виде сферического сегмента, коническая и плоская. Конические и плоские днища бывают с отбортовкой на цилиндр и без отбортовки, а эллиптические — только с отбортовкой. В данном сепараторе применены эллиптические днища. Так же как и обечайки, днища рассчитываются по безмоментной теории расчёта оболочек.

 

Рис. 20. Расчётная схема крышки сепаратора

 

Теоретическая толщина  стенки днища рассчитывается по формуле:

,                      (16)

R – радиус кривизны в вершине днища,                 (17)

               

                        (18)

Реальная толщина стенки определяется по формуле:

                                                                 (19)

 – прибавка, состоящая из:                                               - прибавка на коррозию,

- прибавка на минусовой допуск,

- технологическая прибавка

Принимаем =8 мм.

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется по формуле:

 

 МПа        (20)

            Так как  , то расчёт правильный

 

 

      2.5.4 Расчет фланцевого соединения

      В технологических аппаратах для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей применяются фланцевые соединения преимущественно круглой формы. На фланцах присоединяются к аппаратам трубы, арматура и т.д. Фланцевые соединения должны быть прочными, жесткими, герметичными и доступными для сборки, разборки и осмотра.

 

Рис. 21. Фланцевое соединение по ГОСТ 12820-80

 

   Внутренний диаметр  фланца D: 200мм.

Толщина обечайки S: 8 мм.

Толщина втулки принята S₀=10 мм, что удовлетворяет условию:

                             S<S₀<S×1,3     8<10<10,4                                            (21)

                                     S₀-S<5             10-8=2<5          (22)

   Толщина S₁ втулки по формуле:

                                                                                 (23)

                                                                           (24)

               

 

      Тогда  толщина втулки из (23):

                                                

Высота втулки по формуле:

                                                                               (25)

Отсюда 

                                      

Принимаем

          Эквивалентная толщина втулки фланца:

                                                     (26)    

Подставив значения получим:

                   

 

Определяем диаметр  болтовой окружности:

                                                                       (27)

      где  толщина втулки

       диаметр болта, принимаем равным [1]

       нормальный зазор между гайкой.

Принимаем 

Находим наружный диаметр  фланца:

                                                                                                          (28)

где, а=40 мм - для шестигранных гаек М20 [1]

Принимаем D=330 мм=0,3 м.

Наружный диаметр прокладки:

                                                                            (29)

 где е=30 мм - для  плоских прокладок при d_б=20 мм.

Подставив значения получим:

                                        

Средний диаметр прокладки  определяется по формуле:

                                                                  (30)

       где  в = 12 мм -  ширина  плоской неметаллической прокладки для диаметра аппарата D=200 мм. [1]

Количество болтов по формуле:

               (31)

где шаг расположения болтов при [1]

Тогда

                                              

Принимаем кратное четырем.

     Высота (толщина)  фланца:

                                                                                (32)

где l=0,34 для р=1,6МПа и приварных встык фланцев

 

                   

                                     

 Принимаем 

Расстояние между опорными поверхностями гаек для фланцевого соединения с уплотнительной поверхностью типа шип-паз (ориентировочно):

                              

                                                                                                    (33)

высота стенки прокладки.

Отсюда

                                       

 

Рис. 22. Силы, действующие  на фланец

                              

 

     Равнодействующая  внутреннего давления определяется  по формуле:

                                                          (34)

Тогда равнодействующая внутреннего давления имеет значение:

 

                        

Находим реакцию прокладки:

                                                                              (35)

где для паронита

       b₀ - эффективная ширина прокладки:

                                     (36)

Тогда

 
           Усилие, возникающее от температурных  деформаций:

                                                  (37)

где a -  коэффициенты  линейного расширения  материала фланца (09Г2С)  и материала болта (35Х).

a_ф=12,2∙10^-6 1/⁰С 

a_б=12∙10^-6 1/⁰С

- расчетная температура неизолированных  фланцев;

     - расчетная температура болтов;

 модуль упругости для болтов  из стали 35Х;

площадь поперечного сечения  для болтов диаметром М20;

     - количество болтов;

  податливости болтов, фланцев и прокладки, определяемые по формулам:                                         (38)

                     (39)

                             (40)

где  расчетная длина болта;

   (41)

                         (42)

                                  (43)                           

                                   (44)                            

        

Тогда подставим значения и получим:

                              

 

                    

 

<p class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0439" style=" m