Расчет процессов сепарации

Изучение процессов разгазирования нефти.

Изменение P, t нефти при ее движении как по стволу, так и по системе труб-в сопровож-ся сложными проц-ми испарения и конденсации многокомп. КВ систем. При снижении Р происх-т процесс разгаз-я нефти. 2 способами:

1)Контактный (однократный):

Процесс, при кот-м суммарный состав смеси во времени остается постоянным, газ находится в контакте с нефтью.

2)Дифференциальный (постоянный многократный)

Суммарный состав фаз меняется, т.е образ-ся газ выводится из системы вместе с легкими фракциями УВ.

Расчеты при Р=0, 4-0, 9 МПа производят по закону Рауля-Дальтона: Парциальное давл-е i-го комп-та равно парц.давл-ю того же комп-та в жидкой фазе P_yi=x_i*p_i, где Р-общее давл-е смеси, р- давл-е насыщ-го пара i-го комп-та над жид-ю в чистом виде; Yi, Xi-мольные конц-ции i-го УВ в газовой и жидкой фазах(%)

При нарушении равновесия в системе (Р, т) начинается перераспред-е УВ между фазами до наступ-я другого равновесия

Сепарация газа от нефти

Сепарация газа от нефти наз-т процесс отделения ее от головных УВ и сопутсв-х газов. Данный процесс путем снижения P и t. Процесс сепарации имеет место на всем пути ее дв-я по скв-не, в трубах до н.г.сеп-ра, в самом сеп-ре, в н-сборных трубах и резервуарах. Процесс сеп-ции при атм. усл. наз-т испарением нефти.Вывод отсеп.газа осущ-т в сеп-х, мерниках, рез-рах в кот-х поддерж-ся опред. P и t. Каждый пункт вывода отсепар. газа наз-ся степенью сепар-ции.Процессы сеп-ции:

Сепарация газа от нефти начин-ся как только давление в объеме снизится до давл-я насыщ-я. В сеп-ре проис-т два осн-х процеса: 1)Отделение своб. Газа и выделение из нефти окклюдированного газа.

2)Отделение газа, выд-гося в рез-те перепада давл-я нефти у входа в сепаратор.

При отделении из потока газа капелек нефти рассматр-т три осн-х процесса: гравитацин-ая (за счет разности плотностей нефти и газа), инерционная (при резких поворотах потока газа- жидкость как более инертная выпадает из потока осаждаясь на жид-ть, а газ как менее инерный передается по газоотводящей трубе) и пленочная сепарация (за счет действия турбул-х пульсаций и центроб-х сил-турб. пульсации перемешивают капли нефти в потоке, смещают их в радиальном напр-нии к внешней пов-ти).

Расчет процессов сепарации

Пропуск.спос-ть грав. сеп-ров опред-т в зав-ти от доп. ск-ти дв-я газа. Допущения:

1.Частица имеет форму шара.

2.Дв-е газа в сеп-ре устан-ся.

3.Дв-е частицы свободное.

4.Ск-ть оседания ч-цы пост-нное, т.е сила сопр-я газ.среды равна массе частицы.

Рассмотрим силы дей-щие на частицу: Сила тяжести

F=Пd³/6*(р_ч-р_г)*g

Сила сопр-я газа при своб. оседании частицы

R=ξ *(р_г*V²_ч /2)*f, где

ξ -коэф-т сопр-я среды, зав-т от Re.f-менделеево сечение част.

При равномерном дв-ии част. R=F. Из ур-я опр-т ξ. Тогда:

При Re< 2 ξ =64/Re; при перех. дв-ии (2< Re< 500) ξ =18.5*Re^-0.6

Ск-ть оседания част. в газ. среде Vч=d²*(р_ч-р_г)/18µ_г

Подставляем ξ, получаем ф-лу Алена: V_ч=(0, 152d^1.14 (р_ч-р_г) ^0.71 ) g^0.29) /(µ_г^0.43* р_ч^0.29)- при Re< 500. При Re> 500 ф-ла Ньютона-Ритенгера V_ч =1, 75* (d*(р_ч-р_г)/р_г)^0.5