Добыча, хранение и транспортировка нефти и газа

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Задача 1

Пластовая вода плотностью 1101,5 кг/м3 и нефть плотностью 872 кг/м3 при добыче образуют эмульсию. Рассчитать плотность эмульсии, если известно, что она содержит 20% чистой воды, а минерализация обусловлена CaCl2.

Дано: св = 1101,5 кг/м3; сн = 872 кг/м3; gо = 20%;

Найти: сэ =?;

Решение:

Рэ=Рн(1-в)+Рв·в

Рэ=872(1-0,8)+109·0,2=174,4+200=374 кг/м3

Задача 2

При прохождении нефтегазовой смеси через штуцер в сепараторе образуются капли нефти диаметром 95 мкм. Смесь находится под давлением 0,35 МПа при 303 К. Найти скорость осаждения капель нефти и определить пропускную способность вертикального гравитационного сепаратора по газу, если его диаметр 1,4м, сн = 838 кг/м3 сг = 0,75 кг/м3, Z = 1, мг = 1,3*10-5 Па*с (вязкость газа в рабочих условиях).

Дано: D = 1,4 м, P = 0,35 МПа, T = 303 К, Z = 1, d = 95 мкм, сн = 838 кг/м3, сг = 0,75 кг/м3,

мг = 1,3*10-5 Па*с

Найти: Wн =?, V =?

Решение:

Определяем пропускную способность сепаратора по газу:



Скорость осаждения капель нефти:

Задача 3

При перекачке нефти вязкости =0,0360*10-4 м2/с с расходом Q=10,00 дм3/с по трубопроводу внутренним диаметром d=219мм и абсолютной эквивалентной шероховатости =0,012мм постепенно на его стенках образовался слой парафина толщиной =8мм.

Рассчитайте во сколько раз изменятся потери напора на трение?

Дано:

V=0.360·10-4 м-2/c

Q=10 дм3с =10·10-3м/с=10-2м/с

?=0,012·10-3м=1210-5 м

8 мм-8·10-3 м

D=219 мм=2,19·102·10-3 м =2,19·10-1 м

-?

Решение:

? - коэффициент гидравлического сопротивления напора вычисляется по формуле Шифринсона

Внутренний диаметр трубы уменьшился за счет парафина на 2b=16 х 10-3 м

D=2.19 x 10-1-0.016=0.203 м

F1=S1 = площадь поперечного сечения

F1=пr2= 3,14 (0,203)2=0,129м2

Определяем поперечный напор:

?H=F2=0.38(10 [10-3)=0.3810-2=0.0038

?H1 = 0.129 (10 [ 10-3)2=0.00129

Задача 4

Требуется установить катодную защиту от коррозии трубопровода длиной l=2000м и условным диаметром dy=250мм. Решено закопать в землю аноды и присоединить их к плюсовой клемме выпрямителя тока. Известно, что для остановки коррозии необходимо подать ток i= 0,5А на каждый м2 защищаемого трубопровода. Предполагая, что этот ток будет равен сумме всех коррозионных токов, необходимо определить срок службы трубопровода в годах t, если не применялась д1=4,5мм, причем уменьшение ее допустимо лишь до д2=2,5мм.

Принимается, что коррозия однородная и в процессе ее железо превращается согласно уравнению: Fe>Fe+++2e.

Дополнительные данные:

1. Одна Фарада (96500 Кулонов) коррозирует 1 грамм-эквивалент металла, т.е. F=96500(К/(г-экв)).

2. Химический эквивалент железа

Дано:

l=2х 103 м

d=250мм=2,5х102 х10-9 =2,5 х 10-1 м

i=0.5A=5 x 10 A

y=y1+y2….yn

b1=4.5 мм

b2=2,5 мм

по закону Фарадея m=AIt

обьем провода v=nr2 x l=3.14 x 1.56 x 10-2 x 2 x 103 =981 x 101

сила тока, которую надо подать на трубопровод для защиты от коррозии:

I=0.5A x 981 x 101 = 495 x 101A=

Задача 5

Определить необходимый диаметр горизонтального отстойника для предварительного сброса воды с относительной высотой водяной подушки в нем е = 0,46, если максимальная нагрузка на него по жидкости не превысит 6300 т/сут, а обводненность эмульсии в зоне отстоя колеблется от 30 до 45 %. Вязкость нефти в условиях эксплуатации отстойника из-за температурных колебаний может изменяться от 3,5 до 4 мПа*с.

Дано:

Е=0,46

Q=6300 т/ сут=6,3 х 106 кг/сут

В= от 30 до 45 %

М= от 5 до 4 х 10-3 Па·с

D-?

Решение:

Р-плотность эмульсии

Вязкость 3,5 х 10-3

От стойкости диаметром более 3,4 промышленностью не предусматриваются, следовательно выбираем отстойник диаметром 3,4 м.

Но выбранный отстойник не может обеспечить необходимую нагрузку на него 6300 т/сут. При минимальном режиме течение импульса, поэтому оцениваем пропустимую нагрузку на него при обводной В= 0,3 и вязкости нефти Мн=3,5 мПА·с

Или Qж= 47,75 х

Таким образом при нагрузке 6300 т/сут надо установить не менее 2 отбойников диаметром 2 м.

Задача 6

Определить потери бензина в июне от одного «малого дыхания» в стальном цилиндрическом вертикальном резервуаре объемом 4600 м3 (d = 22,8 м, H = 11,4 м, высота конуса крыши h = 0,47 м), установленного в Москве и заполненного наполовину (Нг = 0,5 Н). Температура начала кипения бензина tнк = 46 оС. Среднее атмосферное давление Ра = 105 Па. Среднемесячная температура воздуха в июне в Москве tbср = 17,8 оС. Среднемесячная минимальная температура tbmin = 12,3 оС. Амплитуда суточного колебания температуры газового пространства резервуара Дtг = 27.8 оС.

Дано: V = 4600 м3; tнк = 46 оС; Д = 22,8 м; Ра = 105 Па; Н = 11,4 м; tbср = 17,8 оС; h = 0,47 м; tbmin = 12,3 оС; Нг = 0,5 Н; Дtг = 27,8 оС;

Найти: Gtмд =?

Дано:

Е= 0,46

Q= 300 т/сут = 6.3 [ 106 кг/сут

В= от 30 до 45 %

М= от 3,5 до 4 х 10 -3 Па·с

А-?

Решение:

Р - плотность эмульсии

Вязкость 3,5 х 10-3

Отстойники диаметром более 3,4 промышленностью не выпускаются, следовательно выбираем отстойник диаметром 3,4 м.

Но выбранный отстойник не может обеспечить необходимую нагрузку на него 6300 т/сут, при номинальном режиме течение эмульсии. Поэтому оцениваем допустимую нагрузку напора обводненности В= 0,3 т вязкости нефти Мн= 3,5 м/ па·с.

Или

Таким образом при нагрузке 6300 т/сут надо установить не менее 2 отстойников диаметром 2 м

Задача 7

Определить коэффициент сжимаемости природного газа следующего состава, % по объему: метан - 92, этан - 4, пропан-2, бутан - 1, пентан - 1 (при температуре 200С и давлении 3 МПа).

Дано:

Эьан 4 - 30,01

Метан - 92%

Пропан - 2%

Бутан - 2%

Рентал - 2 %

Т=200С+273=29300 К

Решение

Общая масса - 61,65 кг

mМ=0,92 х 16,083= 14,73

mпр=0,02 х 44,047=8,8

mб=11,62

mпен= 0,2 х 72,5 =14,5

mэ=0,40 х 30,07=12,0

Общая молярная масса 220,8 кг/моль

Задача 8

В холодильнике, представляющем собой теплообменник типа «труба в трубе», требуется охладить горячую нефть расходом G2=10000 кг/ч и теплоемкостью Сн=2200Дж/кг*0С от температуры до .

Начальная температура охлаждающей воды , теплоемкость воды Св=4190Дж/кг*0С. Коэффициент теплопередачи К=290 Вт/м2*0С.

Определить необходимую поверхность теплообмена и расход воды при прямотоке и противотоке.

Дано:

G=104 кг/ч

С=2,2 х 103 дж/кг х 0С

tH=250C

c= 4190L:/кг0C

К=290 ВТ/м2 х с

Б-?

Q=m·c?t

Q=104·2.2·103·50=110·107=1.1·109

Количество теплоты, выделяемое горячей нефтью за 1 час

Q=m4190(50-25)

Площадь поверхности теплообмена:

Изменение температуры (для противотока)

Поверхность противоточного теплообмена

Задача 9

В начало сборного коллектора длиной 10 км, диаметром 0,2 м подают товарную нефть в количестве 180 т/ч, вязкостью 20 мПа*с и плотностью 800 кг/м3. Из сборного коллектора нефть отбирают в трех точках, соответственно, 20 т/ч, 50 т/ч, 100 т/ч.

Расстояния от начала коллектора и до точек отбора нефти, следующие 4000 м, 200 м, 3000 м. Определить общий перепад давления, если начальное давление равно 1,6 МПа. Сборный коллектор проложен горизонтально и местных сопротивлений не имеет.

Дано: L = 10 км; D = 0,2 м; G = 180 т/ч; м = 20 мПа*с; с = 0,8 т/м3; q1 = 20 т/ч, q2 = 50 т/ч; q3 = 100 т/ч, l1 = 4000 м; l2 = 200 м; l3 = 3000 м; Pн = 1,6 МПа;

Найти: ДР =?.

Решение:

1.Вначале определяют скорость нефти до первой точки отбора

щ1=	Q		4 Ч G	4 Ч180
		=	(р Чd 2 )Чс	(3600Ч 3,14Ч 0,22 Ч800Ч10?3 ) = 1,98	м/с.
	S

2.Режим движения на данном участке турбулентный, так как

	Re1	=	щ1 Чd Чс	=	1,98 Ч 0,2Ч800	= 15750> 2320	(зона Блазиуса).
			м		20 Ч10?3

3.Коэффициент гидравлического сопротивления л определяют для каждого участка в отдельности.

л = 0,3164 = 0,3164 =

i 0,028.

Re0,25157500,25

4.Потери давления на первом участке определяют по формуле:

DP =P -P =л Ч	l	Ч щ 2	Ч с ,
1	2		d	2
DP = 0,028Ч	4000	Ч	1,982	Ч 800,= 0,875МПа .
0,2	2

5.Для определения потерь давления на втором участке вначале рассчитывают скорость потока нефти

щ2=	(G- q1 )	4 Ч (180- 20)
			=	(3600Ч 3,14Ч 0,22 Ч 800Ч10?3 )	= 1,76	м/с.
	с Ч S

6.Режим движения на данном участке турбулентный, так как

Re2

=

щ2 Ч d Ч с =

1,76 Ч 0,2Ч800

=14200> 2320

;

20 Ч10?3

м

л

=

0,3164

= 0,0292.

2

142000,25

7.Потери давления на втором участке

DP2 = 0,0292Ч 200 Ч1,762 Ч800,=0,337МПа . 0,2 2

8.Аналогично скорость нефти на третьем участке:

щ3=	(G - (q1 + q2 ))	4	Ч (180- (20+ 50))
			=	(3600	Ч 3,14Ч 0,22 Ч800Ч10?3 )	= 1,21	м/ с.
	с Ч S

9.Режим движения на данном участке турбулентный, так как

Re3 = щ3 Ч d Ч с

=

1,21Ч 0,2Ч800

= 9560> 2320.

м

20 Ч10?3

10.

Коэффициент гидравлического сопротивления

л =

0,3164

= 0,0321.

3

95600,25

11.

Потери давления на третьем участке

DP3 = 0,0321Ч

3000

Ч

1,212

Ч800,= 0,278МПа.

0,2

2

12.

Скорость нефти на четвертом участке

щ3=

(G -(q1 +q2 +q3 ))

4 Ч (180- (20+ 50+100))

=

(3600Ч3,14Ч 0,22 Ч800Ч10?3 )

= 1,11

м/ с.

с Ч S

13. Режим движения на данном участке:

Re 4	=	щ 4 Чd Чс	=	1,11 Ч 0 , 2	Ч 800	= 884> 2320 .
		м			? 3
			20 Ч 10

14. Коэффициент гидравлического сопротивления

л4 =64 =64 = 0,072. Re 884

15. Потери давления на четвертом участке

DP3 = 0,072Ч 2800 Ч 1,112 Ч800,=4879Па. 0,2 2

Общий перепад давления получают при сложении перепадов на отдельных участках

DP = ? Pi = 0,875+ 0,037+ 0,278+ 0,049= 1,24МПа.

Задача 10

Диаметр отстойника 3,4 м, плотность нефти 860 кг/м3, воды 1100 кг/м3, обводненность эмульсии на входе 30 %, вязкость нефти 5 мПа*с. Оценить пропускную способность отстойника по жидкости.

Дано:

Д= 3,4

Рн=60 кг/м3

Рв=1,1 х 103 кг/м3

В=0,3%

Мн=5 х 10-3 пас

Определить пропускную способность

Плотность эмульсии по правилу аддитивности:

Рж=Он(1-В)+рвВ=860(1-0,3)+1100 х0,3=932 кг/м3

Вязкость эмульсии:

Пропускная способность отстойника:

нефть сепаратор напор теплообмен

Размещено на Allbest.ru

...