Модернизация сепарационного отсека отстойника нефти ОГ-200С путем включения в технологический цикл батареи гидроциклонов-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Модернизация сепарационного отсека отстойника нефти ОГ-200С путем включения в технологический цикл батареи гидроциклонов-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
2.3.2 Конструктивное исполнение отстойника с усовершенствованием

В дипломном проекте предлагается усовершенствование отстойника, отстойник ОГ – 200С, рисунок 2.6, представляет собой горизонтальную стальную цилиндрическую емкость 1 диаметром 3400 мм с эллиптическими днищами.
При помощи перегородки 3 емкость разделена на два отсека, из которых левый I является сепарационным, а правый II — отстойным. Левый и правый отсеки емкости сообщаются друг с другом при помощи двух распределителей, представляющих собой стальные трубы 8 с наружным диаметром 426 мм, снабженные отверстиями в верхней части. Над отверстиями распределителей располагаются распределители эмульсии коробчатой формы 7, имеющие на своих боковых гранях отверстия.
В верхней части сепарационного отсека находится сепаратор газа 2, соединенный при помощи фланцевого угольника со штуцером выхода газа 10, расположенным в левом днище. В верхней части правого отсека размещены четыре сборника нефти 4, соединенные с коллектором и штуцером выхода отстоявшейся нефти. В нижней части этого отсека имеется штуцер 6 для удаления отделившейся воды.
Подогретая нефтяная эмульсия через штуцер I поступает в распределитель, расположенный в верхней части сепарационного отсека 7.
При этом из обводненной нефти выделяется часть газа, находящаяся в ней как в свободном, так и в растворенном состоянии. Отделившийся газ через штуцер 10 сбрасывается в сборную сеть. Уровень жидкости в сепарационном отсеке регулируется при помощи регулятора межфазного уровня, поплавковый механизм которого врезается в люк 9. Дегазированная нефть из сепарационного отсека поступает в два коллектора 8, находящиеся в отстойном отсеке II.
Из коллекторов нефть поступает под коробчатые распределители и через отверстия, просверленные в их боковых пoвepхнocтяx, направляется тонкими струйками под уровень пластовой воды в отсеке.
Благодаря наличию коробчатых распределителей нефть приобретает вертикальное движение по значительной площади агрегата. Обезвоженная нефть всплывает вверх и поступает в сборники 4, расположенные в верхней части отстойного отсека, и через штуцер 5 выводится из аппарата. Отделившаяся от нефти пластовая вода поступает в правую часть отстойника и через штуцер 6 с помощью поплавкового регулятора межфазного уровня сбрасывается в систему подготовки промысловых вод.
Совершенствованию подвергнется левый сепарационный отсек, так как именно в нем происходит дегазация пластовой воды. Отсеки сообщаются друг с другом при помощи двух распределителей, представляющих собой стальные трубы с наружным диаметром 426 мм, снабженные отверстиями, расположенными в верхней части. Над отверстиями располагаются распределители эмульсии коробчатой формы, имеющие на своих боковых гранях отверстия. В верхней части сепарационного отсека находится гидроциклон и сепаратор газа, соединенный при помощи фланцевого угольника со штуцером выхода газа, расположенным в левом днище. В верхней части отстойного отсека расположены четыре сборника нефти 4, соединенные с коллектором и штуцером выхода отстоявшейся нефти. В нижней части этого отсека имеется штуцер 6 для удаления отделившейся пластовой воды.
Подогретая нефтяная эмульсия через штуцер поступает в гидроциклон, а затем в газосепаратор, расположенный в верхней части сепарационного отсека. При этом из обводненной нефти выделяется часть газа, находящегося в ней как в свободном, так и в растворенном состоянии. Отделившийся газ через штуцеры сбрасывается в газосборную сеть. Уровень жидкости в сепарационном отсеке регулируется при помощи регулятора межфазного уровня, поплавковый механизм которого врезается в люк. Дегазированная нефть из сепарационного отсека попадает в два коллектора, находящихся в отстойном отсеке. Над коллекторами находятся распределители эмульсии. Из коллекторов нефть поступает под коробчатые распределители и через отверстия, просверленные в их боковых гранях, вытекает тонкими струйками под уровень пластовой воды в отсеке. Обезвоженная нефть всплывает вверх и попадает в сборник, расположенный в верхней части отстойного отсека и через штуцер выводится из аппарата.

2.3.3 Устройство и принцип действия мультигидроциклона

Основным элементом гидроциклонной установки является сепарирующий гидроциклонный элемент 8 (рисунок 2.7). Каждый гидроциклонный элемент устанавливается в стакан 11 и снабжается сливной камерой 4, соединенной со стаканом с помощью фланцев 12, завихрителем 9, рабочим элементом которого является сужающаяся винтовая канавка, позволяющая осуществить пленочное истечение жидкости. Кроме того мультигидроциклон снабжен тангенциальным входным патрубком, позволяющим потоку газонасыщенной нефти распределяться равномерно по всем гидроциклонным элементам. Тяжелая фаза из каждого гидроциклонного элемента поступает в сепаратор через опорный штуцер, а легкая фаза в виде парогазового потока по патрубкам 3 соединителя 5 собирается в газосборную камеру 3 и далее по трубопроводу направляется в сепаратор. Каждая сливная камера соединяется с гидроциклонным элементом посредством сливной трубки 2, снабженным коническим наконечником 7 для повышения эффективности сепарации. Кроме того каждая сливная камера соединяется со сборником-коллектором 6, жидкость из которого поступает в сепаратор через опорный штуцер. Наконечник 7 сливной трубки гидроциклона позволяет мелким взвешенным каплям жидкости отражаться от поверхности этого наконечника. Отраженные циркуляционные токи при этом движутся в том же направлении, что и осевой поток. Кроме того, мелкие капельки жидкости концентрируются на наружной поверхности сливной камеры и по мере накопления укрупняются за счет коалесценции.
Эти более крупные частицы в дальнейшем стекают вдоль наружной стенки наконечника и, попадая в центробежное поле путем срыва вихревым
потоком с острых кромок поверхности, отбрасываются в периферийную зону аппарата. Чем ближе к центру вращения, тем интенсивнее крутка потока. Поэтому наличие дополнительной отражательной поверхности и острой кромки в наконечнике сливного патрубка, находящейся в непосредственной близости от парогазового шнура, улучшают отделение мелких капель нефти путем различного угла отражения капель и потоков из-за различных ступенчатых углов наклона внешней отражательной поверхности наконечника сливного патрубка. Этому же способствует и наличие местного сопротивления для капель жидкости в проходном канале наконечника. Это сопротивление выполнено в виде торроидальной поверхности обтекаемой формы, так что центральный газовый вращающийся поток проходит через него, не встречая больших сопротивлений.
Наконечник сливного патрубка имеет наружную поверхность в виде конусов 1 и 2. последние имеют различный угол наклона, за счет чего и образуется ребро 3. внутренняя поверхность начинается с торроидальной поверхности 4. последняя с конусом 2 образует ребро 5.
Гидроциклонный аппарат монтируется в вертикальном положении и состоит из 4 гидроциклонных элементов 8, соединенных с помощью сливных камер 4 с газосборной камерой 3. Гидроциклонные элементы смонтированы в общем корпусе 1, имеющим входной патрубок для ввода смеси. Для ускоренного монтажа и возможности внутреннего осмотра аппарата все элементы аппарата крепятся на фланцевых соединениях. В нижних частях центральной камеры отвода газоконденсата и внутренней полости корпуса предусмотрены патрубки для удаления механических примесей и промывки аппарата.

2.3.4 Принцип действия

Поток поступает в мультигидроциклон, где за счет тангенциального входного патрубка распределяется равномерно по всем гидроциклонным элементам 8. Далее через прорези в корпусе гидроциклонного элемента попадает в завихритель 9, обеспечивающий пленочное истечение жидкости, которым снабжается каждый гидроциклонный элемент.
Интенсивно закручиваясь смесь под действием центробежных сил разделяется на легкую и тяжелую фазы. Тяжелая фаза по периферии стекает по стенкам элемента и собирается через опорный штуцер в сепаратор. Легкая фаза концентрируется в центре гидроциклонного элемента в виде парогазового интенсивно вращающегося шнура, т.к. на расстоянии близком к центру вращения потока, происходит интенсивное выделение газов. Чем выше скорость вращения, тем больше перепад давления между периферией и центром вращения, следовательно активнее происходит дегазация жидкости.
Концентрируясь в центре вращения потока, парогазовая смесь устремляется в сливную трубку 2. Однако более тяжелые углеводороды в виде тумана или пленки жидкости концентрируются по наружной поверхности наконечника 7 сливной трубки, накапливаясь, укрупняются за счет коалесценции. Эти более крупные частицы в дальнейшем стекают вдоль наружной стенки наконечника и, попадая в центробежное поле путем срыва вихревым потоком с острых кромок поверхности, отбрасываются в периферийную зону аппарата.
Сливная трубка соединяется с внезапно расширяющейся сливной камерой 4. Это позволяет более полно удалить из жидкости выделившиеся углеводородные газы и сконцентрировать жидкую, более тяжелую фазу углеводородов вследствие появления эффекта детандера в месте внезапного расширения камеры сбора капельной жидкости.
Капельная жидкость вместе с конденсированными углеводородами поступает через сборник-коллектор 6 в сепаратор. Отделенная парогазовая смесь, собранная в отдельный коллектор по соединительной трубке поступает на наклонную перегородку сепаратора, ударяясь о неё, вызывая тем самым, дополнительное выделение газовых включений за счет осуществления пленочного режима течения сконденсированной жидкости и разрушения состояния гидродинамического равновесия за счет энергии удара.
Важной особенностью является то, что газосборная трубка 10 снабжена снаружи обтекаемым кольцом. Это позволяет изменить поле давления возле выводного отверстия сливной трубки таким образом, что капельная жидкость проходит по периферии сливной трубки, а газ удаляется по выводному каналу газосборной трубки.

1.5 Цель и задачи проектирования

Целью дипломного проекта является усовершенствование сепарационного отсека отстойника ОГ – 200С установки подготовки нефти, позволяющее повысить надежность и эффективность эксплуатации, обеспечить удобство и безопасность его обслуживания.
Для достижения этой цели в дипломном проекте решаются следующие задачи:
- провести анализ существующих конструкций отстойников;
- усовершенствовать конструкцию отстойника;
- рассмотреть технологию нефтяного машиностроения ;
- рассмотреть вопросы безопасности и экологичности проекта;
- провести расчет экономической эффективности от модернизации отстойника.
В дипломном проекте была произведена модернизация сепарационного отсека отстойника ОГ200С путем включения в технологический цикл батареи гидроциклонов. В экономической части произведена оценка экономической эффективности данной модернизации.
При соблюдении всех мероприятий обеспечивается требуемая производственная и экологическая безопасность обслуживания данного оборудования. Мероприятия, предлагаемые в дипломном проекте, соответствуют необходимым требованиям по безопасности и экологичности.