Сығымды сорапты станциялар
4 Арнайы бөлім
4.1С. Балғынбаев кен орында көмірсутектерді тасмалдау тәсілдері
Сығымды сорапты станциялар
МДҚ- дейінгі үлкен қашықтыққа көп мөлшердегі сұйықты тасымалдау үшін ұңғыларының сағасындағы қысым жеткіліксіз болса, онда кен орынының аумағынан сығымды сорапты станцияларын (ССС) тұрғызады.
ССС (ДНС) алаңында қатты рамаға бекітілген, зауытта жасалып, пісіріліп қосылған екі блок орнатылады: оның бірі сораптары бар – мұнай аудау блогы және екіншісіне гидроциклон типті айырғыштары бар – айыру қондырғысының блогы. ССС келесі түрде жұмыс істейді: мұнай- газ ағыны гидроциклон басы – 1 арқылы айырғыш тұлғасына – 2 келіп түседі де, ол жерден сүзгіге -3 бағытталады, онда ол механикалық қоспалардан тазартылып, әрі қарай сығымды электр сораптарының қабылдауынакеліп түседі; сораптардан кейін мұнай шығынөлшегіш (расходометр)- 6, реттеуші клапан- 7 және ысырма тиек -8 арқылы мұнай жинау коллекторына -9 бағытталады.
Сораптар -4 үздіксіз жұмыс істейді, ал оларды реттеу айыру қондырғысының өнімділігіне байланысты айырғыш ыдысының төменгі жақ бөлігінде орналасқан қалқымалы деңгей реттегішімен байланысқан клапанның-7 көмегімен ағынды дроссельдендіру арқылы орындалады.
Кейбір жағдайларда(ұңғы өнімінің сулануы өскен кезде) ССС алаңдарында мұнай мен газды судан бөлуге арналған үш фазалы айырғыштар орнатылады, олар үлкен қашықтықтарға суды тасымалдауға кететін энергия шығындарын айтарлықтай азайтуға мүмкіндік береді.
4.2 Автоматтандырылған блокты сығымды станция
Мұнай -газ-су қоспасы жинау коллекторынан құбырша-1 арқылы үш фазалы айырғышқа -2 келіп түседі. Газ сұйықтан бөлініп шыққан соң өзіне дейін ұысым реттегіші -3 және ДП -610 шығын өлшегіш -4 арқылы газ құбырына барып түседі де өз қысымының әсерінен ГӨЗ – на тасымалданады. Мұнай эмульсиясы бастапқыда тамшы түзгішке – 14 келіп түседі, содан соң айырғыштың екінші бөлімшесіне (отсекке) ағып өтеді, онда ыдыстан -11 мөлшерлеп беру сорабымен -12 тиімді деэмульгаторды беру есебінен эмульсиясының бөлінуі жүреді. Су, атқарушы механизм -5 арқылы буферлік ыдысқа – 6 келіп түседі, одан әрі сораптармен -10 БШСС- на жіберіледі, ал сусыздандырылған мұнай көлемдік түрдегі шығынөлшегіш -7 арқылы ортдан тепкіш сораптардың – 8 өабылдауына барып түседі де, 10 км дейінгі арақашықтықтағы МДҚ –на тасымалданады.
Сораптар үздіксіз жұмыс істейді, оларды реттеу айыру қондырғысының өткізу қабілетіне байланысты және мұнай -су қалқымалы деңгей реттегішімен -13 байланысқан атқарушы механизмның -5 көмегімен жүзеге асырылады.
Автоматика жүйесінде сорапты агрегаттардың кезекпен жұмыс істеуін, жұмысшы агрегат істен шыққан кезде резервтегі сораптың автоматты түрде қосылуы, сонымен қатар сұйық беру тоқтаған кезде сору сораптарының автоматты түрде тоқтауы қарастырылған. Барлық осы операциялар іске қосу құрылғылармен байланысқан электормагниттік манометрлер -9 және жергілікті автоматика аспаптарының көмегімен жүзеге асырылады.
Кәсіпшілікте ортадан тепкіш сораптар көбірек қолданылады. Сорап пен құбырдың бірлесіп жұмыс істеуін есептеу үшін оларға ортақ сипаттамаларды тұрғызады. 3- суретте осы сипаттамалардың бірсыпырасы келтірілген.
Сорапты агрегаттың және құбырлардың үйлескен сипаттамасын алу үшін сорап сипаттамаларының графигіне салу керек. Олардың қилысықан нуктесі а – сораптың жұмыс істеу нүктесін береді. Егер де құбырлардың осындай дәл сипаттамасында – 2 (3 б сурет) сорап білігінің айналу жиілігін өзгертсек, онда төмендеген айналу жиілігіне сәйкес келетін қисық төмен қарай орын ауыстырады (1қисық). Айналу жиілігін арттырған кезде сораптың жаңа сипаттмасы жоғары қарай орын ауыстырады(1қисық).
Сораптық станциясының сораптары біртіндеп немесе параллелді жалғанады. Осыған байланысты үйлесімдік сипаттамасы да әр түрлі болады (3 а және б суреттері).
Торапқа (жүйеге) жекеленген сораптар мен сораптық станциялардың біртіндеп қосылуы көбінесе негізінен магистралды мұнай құбырларында және сирек болса да – кәсіпшілікте кездеседі. Сораптардың жалпы үйлесімді сипаттамасы, бұл жағдайда арындарды (Н) жинақтау әдісімен табылады. Ортадан тепкіш сораптарды біртіндеп іске қосу кезінде, сорапты станцияның бергіштігін арттыру арынның өсуі нәтижесінде жүзеге асады. Мынаны ескеруіміз қажет, яғни поршенді сораптардың жұмысы кезінде арынды ұлғайтудың бергіштікке әсері болмайды. Екі бірдей ортадан тепкіш сораптарды параллелді жалғаған кезде абциссаларды түсіреді, яғни сұйық шығынын.
Егерде жоғары арын қажет болса, сораптарды біртіндеп жалғау керек, ал сораптарды параллелді жалғау кезінде арынды ұлғайтпай-ақ сұйық бергіштігін арттыруға болады.
3 д-суретінде жылдың әр мезгіліндегі сорап пен құбырдың үйлесімдік сипаттамасы көрсетілген:
А нүктесіндегі 1-2 сипаттамаларының қиылысуы жазғы уақыт мезгілінде, яғни топырақтың температурасы қалыпты, ал мұнайдың (эмульсияның) тұтқырлығы онша үлкен емес және де үйкеліске жоғалатын шығындар елеусіз;
А нүктесіндегі 1 - 2 сипаттамаларының қиылысуы- күзгі-қысқы уақыт мезгілінде;
А нүктесіндегі 1 - 2 сипаттамаларының қиылысуы- көктемгі мезгілде, яғни топырақтағы тоңның тереңдеп қатуына байланысты мұнайдың тұтқырлығы едәуір үлкен болады, ал құбырдың өткізу қаблеті едәуір азаяды.
Сорап білігінің қуаты (кВт) мына формула бойынша анықталады.
мұндағы G- сораптың бергіштігі, сағ;
- сұйықтың тығыздығы, ;
H – сорап туғызатын арын, м;
- сұйықтың тұтқырлығын ескеретін сораптың пайдалы әсер коэффициенті.
Электроқозғалтқыштың қуаты (кВт) мына формула бойынша анықталады.
Мұндағы - 1,05 – 2,0 шегінде қабылданатын қор коэффициенті
- сорапты- күштік (қуатты) қондырғының толық п.ә.к.
=
n- берілістің п.ә.к. (редукторлар, подшипниктер)
4.2.1 Көлденең сепаратордың өткізу қабілеттілігіне есептеулер
Кәсіпшілік сепараторының өткізушілік қабілетін әдетте олар арқылы өткен газ мөлшері, әрі сұйық мөлшері бойынша анықтайды. Мұнай бойынша сепараторының өткізушілік қабілеттілігіне бақылау сепаратордан мұнаймен ілесетін газ көпіршіктерін санын едәуір азайту немесе нольге жеткізу қажеттіліктен туындайды. Сепараторға келіп түскен мұнайдың жабысқақтығымен, сепаратордағы қысым мен оның көтерілу жылдамдығының бір мезгілде ұлғаюымен, сепаратордан мұнаймен ілесіп кететін газ көпіршіктерінің мөлшері арта түседі.
Мұнайлы алаңдар жағдайында сепараторға келіп түсетін мұнайдың жабысқақтығы қоршаған ортаның температурасымен скважина дебитіне байланысты кең мөлшерде өзгеруі мүмкін. Мұнайдың қысқы кезеңде және дебиті төмен скважиналардың жұмысы кезінде жабысқақтығы үлкен болады. Қысқы кезенде сепараторлар газдың сұйықпен өте көп кетуінен қанағаттанғысыз жұмыс істеуі мүмкін. Сепаратордағы мұнаймен ілескен көпіршіктерін толық көлемде айыру үшін бір өте тиімсіз әдіс қалады - ол мұнайдың сепараторда болу уақытын ұзарту немесе оның көтерілу жылдамдығын төмендету. Бұл әдістің тиімсіздігі мұнайдан газды айыру үшін сепаратордың көп санының қажеттілігі.
Көлденең сепараторларда газ ағымының мүмкін болатын жылдамдығыпен толтырылмаған, аппараттың көлденең кесіндісіне жатады.
4.2.2 Көлденең сепаратордың газ бойынша өткізгіш қабілеттілігін есептеу
Гравитациялық принциппен жұмыс істейтін сепараторларда газдың тазалануын қамтамасыз ету үшін сепаратордағы газдың көтерілу жылдамдығы сұйық заттардың ауырлық күші әсерінен төмен түсу жылдамдығынан аз болу керек (4.1-формула):
wrw,
(4.1)
Сепаратордағы газдың жоғары көтерілу жылдамдығы келесі формула
бойынша анықталады (4.2-формула):
wr=V0·P0·T·z86400·F·P·To
(4.2)
мұндағы
V0 - қалыпты жағдайдағы
(Р0 = 0,1 МПа, Т0 = 273К) газдың
көлемдік шығыны, м3тәу;
F = ПD24 - сепаратордың көлденең қимасының ауданы, м2;
D - сепаратор диаметрі, м;
Р - айыру (сепарация) қысымы, МПа;
Т - айыру температурасы, К;
Z - реал газдың идеалдан ауытқуын ескеретін аса сығылу коэффициенті;
86400 – тәуіліктегі секунд саны.
4.2 - формулаға сәйкес мәндерін қойып келесі формула алынады:
wr=5,47·10-3·V0·T·z D2·P,
(4.3)
Көтерілетін газдан мұнай тамшыларының түсу жылдамдығын Стокс формуласы бойынша анықтауға болады:
wH = d2· (pж-pr)·g18·Mr,
(4.4)
мұндағы
wh - көтерілетін газдан мұнай тамшыларының түсу жылдамдығы, мс;
d - тамшылардың диаметрі, м;
ρж, ρг - айыру жағдайындағы сұйықтың және газдың сәйкес тығыздықтары;
g - еркін түсу үдеуі, м с;
мг- айыру жағдайындағы газдың динамикалық тұтқырлығы, Па·с; Тек кинематикалық тұтқырлық белгілі болғанда:
wH = d2· (ρж-ρr)·g18·vr·pr,
(4.5)
Практикалық жағдайларда:
wH=l,2·wr,
(4.6)
теңдігі алынады.
4.6 - формулаға 4.3 - 4.4 - формулалардағы мәндерді қойып келесі теңдеу
алынады:
d2·(ρж-ρr)·g18·мг= 1,2 · 5,47·10-3· V0·T·z D2·P,
(2.7)
Сепаратордағы қалыпты жағдайдағы газдың жоғары көтерілу жылдамдығы келесі формула бойынша анықталады:
V0 = 84·D2·P·d2· (ρж-ρr) Т·мг·z ,
(4.8)
Бұл формуланы пайдалана отырып газдың қоспадан толық айырылуын
ескеріп сепаратордың газ бойынша өткізгіштік қабілетін анықтауға болады.
4.2.3 Көлденең сепаратордың сұйық бойынша өткізгіш қабілеттілігін есептеу
Сепараторлардың сұйық бойынша есептеуі сұйықтың деңгейінің көтерілу жылдамдығының газдың бөлініп, көтерілу жылдамдығынан аз болуына негізделеді:
wжwr,
(4.9)
Газдың сұйық қоспасынан бөлініп шығу жылдамдығын Стокс формуласы
бойынша анықтауға болады:
wr = dг2· (ρж-ρг) ·g18·мж,
(4.10)
мұндағы
dr - сұйықтан бөлінетін газ көпіршіктерінің диаметрі, м;
Айыру жағдайындағы газдың тығыздығын келесі формуламен анықтауға болады:
pr = ρ0·P·T0P0·T·z,
(4.11)
мұндағы
ρ0- қалыпты жағдайдағы газдың тығыздығы, кгм3;
Сепаратордағы сұйық деңгейінің көтерілу жылдамдығы келетін сұйықтың көлемдік дебиті (qж) мен сепаратордың көлденең қимасының ауданына (F) байланысты, яғни :
wж = qж 86400·F,
4.9 - формуланы ескере отырып келесіні анықтауға болады:
wж = qж 86400·F wr= dr2· (ρж-ρг)·g18·мж,
(4.12)
бұдан:
qж =86400·0,785·D2·dr2· (ρж-ρг)·g 18·мж,
(4.13)
Сандық аударымдарды жасағаннан кейін соңғы формуланы аламыз:
qж = 36964·D2·dr2· (ρж-ρг) мж,
(4.14)
Есептеудің берілгендері:
Диаметрі D = 0,8 м сепараторға мұнай тамшыларының диаметрі dH = 25 мкм, тұтқырлығы мн = 12 мПа·с тең газмұнайлы қоспа келеді. Сепаратордағы қысым Р = 2,6 МПа, температура Т = 295 К. Мұнайдың көлемдік дебиті qн = 185 м3тәу , мұнайдың тығыздығы рн= 860 кгм3. Қалыпты жағдайдағы газдың тығыздығы р0 = 1,21 кгм3, газдың тұтқырлығы мг = 14 мкПа·с, аса сығылу коэффициенті z = 0,98.
Анықтау керек :
- көтерілетін газдан мұнай тамшыларының түсу жылдамдығын;
- сепаратордағы сұйық деңгейінің көтерілу жылдамдығын;
- сепаратордың газ бойынша өткізгіштік қабілетін;
- сұйықтан бөлінетін газ көпіршіктерінің диаметрін;
Есептің шешімі:
Алдымен сепаратордың газ бойынша өткізгіштік қабілетін анықтау керек. Ол үшін айыру жағдайындағы газдың тығыздығын 4.11 - формуламен табамыз:
рг= 1,21·2·106·2730,1·106·295·0,98 = 22,56кгм3
(4.11)
Көтерілетін газдан мұнай тамшыларының түсу жылдамдығын Стокс формуласымен анықтауға болады:
wh = (25·106)2· (860-22,56) ·9,81 18·14·10-6 = 0,0204 мс
(4.4)
Газдың көтерілу жылдамдығы (4.6) теңдіктен анықталады:
wr = wh 1,2 = 0,0204 1,2 = 0,017 мс
(4.6)
Осыдан газдың жылдамдығын ескере отырып сепаратордың газ бойынша өткізгіштік қабілетін 4.3 - формуладан анықтаймыз:
V0 = 0,017·0,82·2·1065,47·10-3·295·0,98 = 13760 м3тәу
(4.3)
Сепаратордың газ бойынша өткізгіштік қабілетін тексеруд 4.8-формуламен жүргіземіз :
V0 = 84·0,82·2·106·(25·10-6)2·(860-22,56) 295·14·10-6·0,98 = 13904 м3тәу
Яғни таңдап алынған сепаратор газ бойынша өткізгіштік қабілеттілікті қанағаттандырады.
Сепараторлардың сұйық бойынша есептеуі сұйықтың деңгейінің көтерілу кезінде газдың бөлініп үлгеруіне негізделеді.
Ол үшін алдымен 4.12-формула бойынша сепаратордағы сұйық деңгейінің көтерілу жылдамдығын анықтаймыз:
wж= 185·486400·3,14·0,82= 0,00426 мс
(4.12)
4.9 - формула бойынша сұйықтағы газдың көтерілу жылдамдығын анықтаймыз:
wr = 1,2 · wж = 1,2 · 0,00426 = 0,005 мс
(4.9)
Одан кейін Стокс формуласымен сұйықтан бөлінетін газ көпіршіктернің диаметрін анықтаймыз:
dr=( 18·мн·wr(ρн-ρr) ·g)12 = ( 18·12·10-3·0,05(860-22,56)·9,81 )12=0,00036
Газ көпіршіктерінің диаметрін ескере отырып, сепаратордың сұйық бойынша өткізгіштік қабілетін 4.14-формула бойынша анықтаймыз:
qж = 36964·D2·dr2· (ρж-ρг) мж = 36964·0,82·0,000362· (860-22,56) 12·10-3 =213,962 м3тәу
(4.14)
Яғни таңдап алынған сепаратор сұйық бойынша өткізу қабілетін (185 м3тәу) қанағаттандырады.
4.3 Компьютерлік программаларды қолдану арқылы есептеу
Unit1:
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialog,StdCtrls;
type
Tform1 = class(TForm)
Button1: TButton;
Editl: TEdit;
procedure Button1 Click(Sender: TObject);
var
Form1: Tform1;
расчет плотности жидкости, выделившегося из нефти
в процессе однократного
контактного разгазирования
i,j,k,l,n,m,chrt:integer;
ROctj,Gomj,Rj,Nj,Pj:array [1..7] of double;
Com,Pnas_pl,Pnas_t,tpl,Pnas:double;
ROnd,ROnd_otn,ROc,ROc_otn,Ym,Ya:double;
RO_voda,RO_vozd : double ;
Ul,Sch_gt:double;
t,D1_t,Tct,T0,log10_l,log10_2:double;
str,str1:string;
f,f1,f2:textfile;
implementation
{$R *.dfm}
procedure Tform1. Button1 Click(Sender: TObject);
begin
assignfile(f1,'ishod_dann2.pas');
rewrite(f1);
assignfile(f2,'Rezultat2.pas');
rewrite(f2);
n:=7;
Com:=35;
tpl:=43;
t:=30;
Pnas:=10;
ROnd:=873;
RO_voda:=1000;
RO_vozd:=1.293;
ROc:=1.55;
Ym:=0.271;
Ya:=0.235;
вывод исходных данных
str:='исходные данные';
write(f1,str:30);
writeln(f1);
write(fl,ToM =', Com:10:3, ' ', 'Тпл =',tpl:10:3, ' ',
"давления насыщения =', Pnas_pl:10:3,' ', 'температура=',t:10:3);
write(f1);
write(f1,'плотность дегазированной нефти=',RОпd:10:3, ' ',
плотность газа=',ROc: 10:3);
writeln(f1);
write(f1, 'содержание метана в газе' ,Ym: 10:3, ' ',
'содержание азота в газе',Үа:10:3);
расчет относительной плотности дегазированной нефти и газа
ROnd_otn:=RondRO_voda;
ROc_otn:=ROcRO_vozd;
расчет параметра U1 и Sch_gt
U1:=ROnd_otn*Com-186;
Sch_gt:=l+0.0054*(t-20);
расчет плотности газа, выделяющегося из нефти
for j:=l to n do
Roctj[j]:=Sch_gt*(ROc_otn-0.0036*(l+Rj[j])*(105.7-Ul*Rj[j]))*RO_vozd;
вывод результатов Pj и Gomj;
stт:='результаты=';
write(f2,str:30);
writeln(f2);
str1='результаты давления';
write(f2,str1:30);
writeln(f2);
for j:=l to n do
write (f2,Pj[j]:10:3,' ');
writeln (f2);
str1 :='плотность выделившегося газа';
write (f2,str1:30);
writeln (f2);
for j:=l to n do
write (f2,ROctj[j]:10:3,' ');
writeln (f2);
closefile (f1);
closefile (f2);
edit1.text:='konez';
end;
Исходные данные
Гом= 35,000
Тпл= 43,000
Давления насыщения = 0,000
Температура = 30,000
Плотность дегазированной нефти = 873,000
Плотность газа = 1,550
Содержание метана в газе 0,271
Содержание азота в газе 0,235
Результаты значения давления
9.948 7.461 4.974 2.487 0.995 0.497 0.100
Количество выделившегося жидкости
1.115 1.192 1.291 1.432 1.565 1.626 1.634
Мұнай, газды жинақтау, дайындау, тасымалдау және игеру технологиялары мен принциптері
Кәсіпшілік құбырлар.
Ұңғымалар қоры ұңғыма
Мұнайды жинау кезіндегі қауіпсіздік
Ілеспе мұнай газын тасымалдауға дайындау
Мұнай кен орындарын құрастыру және игеру жобалары туралы жалпы түсінік
ІІІ кен шоғыры
Мұнайды ұңғымен өндіру
Су айдау ұңғыларының жабдықтары, оны пайдалану айдау ұңғыларының қабылдағыштығын қалпына келтіру
Қалыптардың тегістеуден
Теңіз сорапты штангілі қондығылармен жабдықталған ұңғылардың жабдығын таңдау және технологиялық жұмыс режимін орнату