- •Лекционный курс Обустройство месторождений природного газа.
- •1. Состав и физические свойства природных газов
- •10. Сбор и подготовка природных газов
- •10.1. Системы сбора и транспортирования продукции газовых скважин
- •10.2. Требования к качеству товарного газа
- •10.3. Условия образования гидратов
- •10.4. Ингибиторы гидратообразования и их свойства
- •11. Методы подготовки природного газа
- •11.1. Основные процессы подготовки
- •11.2. Принцип работы сепараторов газа
- •11.3. Очистка газов от механических примесей
- •11.4. Установки низкотемпературной сепарации
- •12. Обустройство сероводородных и газоконденсатных месторождений
- •I– централизованная;II– децентрализованная;III– смешанная
- •13. Основные требования к проектированию систем сбора нефти, газа и воды
- •14. Расчет сепаратора природного газа на пропускную способность по газу
- •Литература
13. Основные требования к проектированию систем сбора нефти, газа и воды
В настоящее время промысловое обустройство представляет собой герметизированную, как правило, высоконапорную систему сбора, транспортирования и подготовки нефти, газа и воды с полной автоматизацией всех технологических процессов.
К числу основных требований, предъявляемых при проектировании систем сбора, транспортирования и подготовки нефти, газа и воды, входящих составной частью в комплексный проект разработки, относятся:
1) точный замер нефти, газа и воды по каждой скважине для выбора необходимого оборудования контроля и регулирования разработкой месторождения;
2) обеспечение герметизированного сбора нефти, газа и воды на всем пути движения от скважин до магистрального нефтепровода с целью уменьшения потерь нефтяного газа и потерь легких фракций нефти;
3) доведение нефти и газа на технологических установках до норм товарной продукции; учет этой продукции и передача ее транспортным организациям;
4) обеспечение высоких экономических показателей по капитальным затратам, снижению металлоемкости и эксплуатационных расходов;
5) возможность ввода в эксплуатацию части месторождения с полной утилизацией нефтяного газа до окончания строительства всего комплекса сооружений;
6) надежность в эксплуатации технологических установок и возможность полной их автоматизации;
7) изготовление основных узлов и оборудования индустриальным способом в блочном и мобильном исполнении с полной автоматизацией технологического процесса;
8) универсальность системы сбора нефти, газа и воды и технологических установок.
Нефтегазовые месторождения в нашей стране расположены в различных климатических зонах, имеют различные глубины скважин и различные физические свойства нефти, газа и воды, что обуславливает индивидуальный подход при разработке проектов обустройства.
14. Расчет сепаратора природного газа на пропускную способность по газу
На месторождениях природного газа чаще всего используются сепараторы двух типов: вертикальные и двухъемкостные горизонтальные с жалюзийной или сетчатой насадкой. Эти сепараторы обеспечивают высокую степень очистки газа (98 %).
Гидравлический расчет сепараторов по газу сводится к расчету на пропускную способность или выбору размера диаметра аппарата в зависимости от расхода газа. В основу расчета сепаратора гравитационного типа закладывается такой принцип, чтобы выбранная скорость осаждения частиц заданного размера была больше допустимой скорости газа в сепараторе.
Расчетная формула при заданном поперечном сечении вертикального гравитационного сепаратора при рабочем давлении и температуреимеет вид
|
,
|
(14.43) |
или, подставляя значение площади сечения сепаратора
|
,
|
(14.44) | |||
где |
– |
пропускная способность сепаратора по газу, м3/сут; | |||
|
– |
давление при нормальных условиях, Па; | |||
|
– |
нормальная температура, К; | |||
|
– |
коэффициент сжимаемости газа; | |||
|
– |
допустимая скорость газа, м/с; | |||
|
– |
диаметр сепаратора, м. |
Для приближенных расчетов допустимую скорость газа можно определить по эмпирической формуле:
|
,
|
(14.45) | |||
где |
– |
постоянный коэффициент, величина которого для вертикального (= 0,6 м) и горизонтального сепаратора (= 3 м ) дана в таблице 14.1 (– расстояние от уровня жидкости в сепараторе до патрубка ввода продукции скважин); | |||
|
– |
плотность частицы жидкости, кг/м3. |
Практикой установлено, что для вертикальных сепараторов увеличение высоты сепарационной секции более 0,6 м качества сепарации не улучшает.
Таблица 14.1
Значение постоянного коэффициента
Степень сепарации |
Сепаратор | |
вертикальный |
горизонтальный | |
высокая |
0,030 |
0,075 |
средняя |
0,047 |
0,117 |
грубая |
0,061 |
0,150 |
В то же время применение вертикальных сепараторов с < 0,6 м и горизонтальных сепараторов с< 3 м не рекомендуется, так как в этом случае качество сепарации резко ухудшается и допустимые скорости должны быть значительно уменьшены.
Пропускную способность гравитационного сепаратора горизонтального типа определяют по формуле для вертикального сепаратора, но с введением в нее коэффициента , представляющего собой отношение длины сепаратора к его диаметру, то есть
|
.
|
(14.46) |
Технологический расчет насадочных сепараторов сводится к определению скорости набегания потока на насадку, при которой не происходит срыва и дробления капель жидкости, осевшей в насадке. Критическая скорость газа, характеризующая это явление, определяется эмпирической формулой:
|
,
|
(14.47) | |||
где |
– |
поверхностное натяжение газа и жидкости, Н/м; | |||
|
– |
параметр, величина которого зависит от типа применяемой насадки и планируемого коэффициента уноса капельной жидкости . |
Площадь сечения насадки (м2) определяется по формуле:
|
.
|
(14.48) |