CC BY
21
58 ДОБЫЧА
УДК 622.276
Расчет параметров модели отстойника c вводами эмульсии через сопла в промежуточный слой
Ф.Ф.хамидуллина
аспирант1
farida far@mail.ru Р.Ф. хамидуллин
д.т.н., профессор1 xamidi@mail.ru
1ГОУ ВПО Казанский Национальный Исследовательский Технологический Университет, факультет нефти и нефтехимии, кафедра Химической технологии переработки нефти и газа, Казань, Россия
Рассчитаны конструктивные размеры внутренних устройств модели отстойника со скоростными вводами обрабатываемой эмульсии через сопла в промежуточный слой и гидродинамические параметры движения эмульсии в отстойнике. Установлено, что расчеты с высокой достоверностью могут быть использованы при изготовлении промышленных образцов отстойных аппаратов с рассмотренными конструктивными особенностями.
материалы и методы
Технико-технологические расчеты конструктивных и гидродинамических параметров отстойника. Как источник информации использовались расчеты по Авт. свид. № 1736543, Бюл. № 20, 1992.
Ключевые слова
эмульсия, скоростной ввод, коллектор, распределитель, сопла, расчеты параметров, модель отстойника
1. Введение
По существующей технологии добычи, сбора и транспорта продукции скважин Тумутукского месторождения ООО «Татнефть-Геология» добытая пластовая вода вместе с нефтью и газом по трубопроводу направляется на Чеканскую установку подготовки нефти (УПН), где отделившаяся от нефти пластовая вода используется для добычи нефти на Чеканском месторождении ЗАО «Геология» В связи с этим на Тумутукском месторождении собственная добытая пластовая вода используется для добычи нефти на Чеканском месторождении [1].
С целью эффективного решения этой проблемы разработана новая технология для предварительного сброса и очистки добытой пластовой воды и использования ее для добычи на самом Тумутукском месторождении.
В связи с разработкой новой технологии возникла необходимость применения для предварительного сброса пластовой воды более эффективного отстойного аппарата. Таким аппаратом является отстойник со скоростным вводом обрабатываемой эмульсии через сопла в промежуточный слой [2, 3]. Практика показала, что для применения этих отстойников на конкретном объекте требуется выполнение расчетов внутренних конструктивных параметров с учетом объемов и физико-химических свойств обрабатываемой газоводонефтяной эмульсии.
По этой причине целесообразным явилась необходимость разработки модели и выполнения расчетов параметров внутренних конструктивных устройств и гидродинамических параметров движения обрабатываемой эмульсии в отстойнике.
Существующая технологическая схема бора продукции скважин девонского горизонта на Тумутукском месторождении ООО «Татнефть-Геология» приведена на рисунке 1.
Далее приводится методика расчетов параметров отстойника.
2. модель и методика расчета внутренних конструктивных устройств и гидродинамических параметров нефтеобезвоживающей секции горизонтального отстойника с вводом обрабатываемой газоводонефтяной эмульсии в промежуточный
слой через сопла
Исходные данные:
1. Количество продукции скважин: QЖ = 0,00003 м3/с.
2. Обводненность продукции скважин: 81,0%.
3. Газосодержание продукции скважин: ГФ = 25 м3/т.
4. Плотность обрабатываемой газоводонефтяной эмульсии: Р = 935,5 кг/м3.
5. Кинематическая вязкость обрабатываемой эмульсии: V = 60,95 м2/с.
Расчеты внутреннего конструктивного устройства модели отстойника выполнено с использованием исходных данных, представленных ООО «НПФ Иджат» (Республика Татарстан).
1. Определение объема модели отстойного аппарата (нефтеобезвоживающая секция) для обезвоживания нефти. Время отстоя нефти принимается равным I = 1 час, отсюда определяется минимальный объем отстойника:
У = Qж • *
(1)
V = 0,00003-1 = 0,00003-3600 = 0,108 м3
Объем модели принимается равным 0,1 м3.
Длина модели отстойника принимается равной Ь = 0,8 м.
Длина секции обезвоживания нефти принимается равной 0,6 м.
Диаметр отстойника определяется по формуле:
(2)
2. Скорость ввода газоводонефтяной эмульсии в отстойник через сопла принимается равной: Ь0 = 0,3 м/с.
3. Определение площади сечения внутреннего диаметра трубы коллектора для ввода эмульсии определяется по формуле:
Рис. 1 — Существующая технологическая схема сбора продукции скважин девонского горизонта на Тумутукском месторождении ООО «Татнефть-Геология»: 1 — скважины; 2 — групповая замерная установка; 3 — нефтесборная емкость (V = 200 м3), 4 — буферная емкость (V = 100 м3); 5 — насос нефтяной; 6 — расходомер.
4. Внутренний диаметр трубы горизонтального коллектора для ввода эмульсии определяется по формуле:
(7)
V
рвг,
1 V 3,14-0,3
7. Количество сопл определяется
формуле:
= 16-0.000013 - 0,000208 м1
(4)
5. Принимаются следующие размеры живого сечения выходного сопла:
• диаметр патрубка сопла, ^ = 5 мм = 0,005м;
• длина горизонтального размера живого сечения сопла на выходе эмульсии, I = 8 мм = 0,008 м;
• высота вертикального размера сечения сопла на выходе эмульсии, И = 2 мм = 0,002 м.
6. Живое сечение сопла в виде эллипса на выходе обрабатываемой эмульсии в объемную полость отстойника определяется по формуле:
(5)
На рисунке 2 приведена конструктивная схема сопла для скоростного ввода обрабатываемой эмульсии в отстойник.
9. Определение количества горизонтальных поперечных распределителей диаметром ^ = 10 мм. Сечение трубы распределителя определяется по формуле:
(8)
(6)
1,000013
С учетом коэффициента запаса на возможность накопления осадков из продукции скважин на внутренней полости сопл, что может привести к уменьшению их проходного сечения, с целью сохранения их пропускной способности количеств сопл принимается равным 16 шт.
8. Суммарное живое сечение сопл для ввода обрабатываемой эмульсии в отстойник определяется по формуле:
Количество распределителей определяется по формуле:
(9)
10. С учетом конструкции отстойника принимается 4 параллельных ряда горизонтальных поперечных распределителей на боковых образующих горизонтального коллектора для ввода обрабатываемой эмульсии. На распределителе каждого ряда расположено 4 сопла.
11. Определение расстояния (Х) между соседними распределителями при движении вводимой через сопла эмульсии с начальной скоростью (и0) от первого распределителя и конечной скоростью (Вк) до следующего соседнего распределителя. Средняя скорость движения эмульсии в промежуточном слое определяется по формуле:
(10)
где Юк — конечная скорость нефтяной эмульсии на расстоянии (Х) после ввода обрабатываемой эмульсии через сопла, которая принимается равной 0,05 м/с.
12. Количество сопл на каждом горизонтальном поперечном распределителе 4 шт.
Время движения обрабатываемой эмульсии от первого распределителя до следующего соседнего принимается равным т = 10 с. Расстояние (Х) между соседними распределителями можно определить по формуле:
си
где и р — средняя скорость движения эмульсии - 0,175 м/с; т — время движения обрабатываемой эмульсии от первого распределителя до следующего соседнего - 10 с;
— количество обрабатываемой эмульсии - 0,00003 м3/с; р — плотность обрабатываемой эмульсии - 935,5 кг/м3; V — кинематическая вязкость обрабатываемой эмульсии - 60,95 м2/с.
= 1>.175-ИМи)85 = 0,149м
Расстояние между распределителями (Х) принимается равным 149 мм с учетом внутренней конструкции отстойника. Таким образом, поперечные распределители с соплами на коллекторе ввода эмульсии монтируются горизонтально на обоих боковых образующих с расстоянием между ними — 149 мм.
На рисунке 3 приведена схема расположения горизонтальных поперечных распределителей и сопл.
Разделение водонефтяной эмульсии в отстойнике на нефть и воду после ввода обрабатываемой эмульсии через сопла с
по
Рис. 2 — Конструктивная схема сопла для скоростного ввода обрабатываемой эмульсии в отстойник: l — длина живого сечения сопла на выходе эмульсии; h — высота живого сечения сопла на выходе эмульсии.
Рис. 3 — Поперечные горизонтальные распределители с соплами на вводном коллекторе: 1 — коллектор для ввода эмульсии; 2 — поперечные горизонтальные распределители; 3 — сопла.
6о
Рис. 4 — Схема траекторий движения нефти и дренажной воды в отстойнике: 1 — емкость; 2 — коллектор для ввода эмульсии;
3 — поперечные горизонтальные распределители;
4 — сопла; 5 — коллектор вывода дренажной воды.
Рис. 5 — Модель отстойника и схема движения обрабатываемой эмульсии: 1 — емкость; 2 — коллектор для ввода эмульсии; 3 — поперечные распределители; 4 — сопла; 5 — вертикальная перегородка; 6 — коллектор для вывода дренажной воды.
высокой скоростью (о,з м/с) происходит в зоне следующего поперечного распределителя с соплами при скорости в промежуточном слое ближе к нулю (0,05 м/с).
Схема траекторий движения нефти и дренажной воды в отстойнике приведена на рисунке 4.
Модель отстойника и схема движения потоков обрабатываемой эмульсии приведены на рисунке 5.
Разработанная методика расчета внутренних устройств горизонтальных отстойных аппаратов, снабженных вводным коллектором и поперечными горизонтальными распределителями с соплами для скоростного ввода обрабатываемой эмульсии, может быть с высокой достоверностью использована при изготовлении промышленных образцов отстойных аппаратов с рассмотренными конструктивными особенностями.
ENGLISH
Итоги
Расчетным путем определены размерные параметры конструктивных элементов внутренних устройств отстойника. Определены траектории движения обрабатываемой эмульсии в секции обезвоживания нефти.
Выводы
Расчеты внутренних устройств горизонтальных отстойных аппаратов, снабженных вводным коллектором и поперечными горизонтальными распределителями с соплами для скоростного ввода обрабатываемой эмульсии, могут быть с высокой достоверностью использована при изготовлении промышленных образцов отстойных аппаратов с рассмотренными конструктивными особенностями.
Список используемой литературы
1. Хамидуллина Ф.Ф., Хамидуллин Р.Ф.,
Газизов А.А., Валиев Р.Ф. Исследование и определение технологических потерь нефти на объектах Тумутукского месторождения ООО «Татнефть-Геология» // Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 12. С. 196-200.
. Хамидуллин М.Ф., Хамидуллин Ф.Ф., Хамидуллин Р.Ф., А.с.1411001. СССР, кл. В 01 D17/04. Отстойник для подготовки нефти (СССР). № 4727310/26; заявл.07.08.89; опубл.30.05.92, Бюл. № 20. 5 с.
. Хамидуллин М.Ф., Хамидуллин Ф.Ф., Хамидуллин Р.Ф. Отстойник ОГХ-200 для подготовки нефти // Нефтепромысловое дело. 1996. № 8. С. 39-41.
OIL PRODUCTION
The calculation of parameters of a sludge tank model with emulsion inputs through nozzles in an intermediate layer
Authors:
Farida F. Hamidullina — post-graduate student1; farida far@mail.ru Renat F. Hamidullin — Dr. Sci. Tech., professor1; xamidi@mail.ru
1Kazan National Research Technological University, oil and petrochemistry faculty, chair of chemical technology of oil and gas refining, Kazan, Russian Federation
Abstract
The constructive sizes of a sludge tank model internal devices with high-speed input of processed emulsion through nozzles in an intermediate layer and emulsion movement hydrodynamic parameters in a settler are calculated. It is established that calculations can be used with a high reliability for manufacturing of industrial samples of sludge tank devices with the considered design features.
Materials and methods
Technical and technological calculations
UDC 622.276
of a sludge tank constructive and hydrodynamic parameters. As a source of information calculations copyright certificate No. 1736543, Bulletin No. 20, 1992 is used.
Results
The constructive elements of a sludge tank internal devices were rated with calculation method. Trajectories of a processed emulsion movement in oil dehydration section of are defined.
^nclusions
Calculations of the internal horizontal
settling devices supplied with an introduction collector and cross horizontal distributors with nozzles for high-speed input of the processed emulsion with high reliability can be used at production of settling devices industrial samples with the considered design features.
Keywords
emulsion, high-speed input, collector, distributor, nozzles, calculation of parameters, sludge tank model
References
1. Khamidullina F.F., Khamidullin R.F., Gazizov A.A., Valiev R.F. Issledovanie i opredelenie tekhnologicheskikh poter' nefti na ob"ektakh Tumutukskogo mestorozhdeniya OOO «Tatneft'-Geologiya» [«Tatneft-Geology» LTD Tumutuksky deposit oil technological losses researches and
determinations]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2012, issue 12, pp. 196-200.
2. Khamidullin M.F., Khamidullin F.F.,
Khamidullin R.F.. Otstoynikdlya podgotovki nefti [Settler for oil preparation]. A.s.1411001. USSR, kl. V 01 D17/04, USSR, № 4727310/26; statement 07.08.89,
published 30.05.92, Bulletin. № 20. 5 p.
3. Khamidullin M.F., Khamidullin F.F., Khamidullin R.F. Otstoynik OGKh-200 dlya podgotovki nefti [OGKh-200 settler for oil preparation]. Neftepromyslovoe delo, 1996, issue 8, pp. 39-41.
