Определение межфазного уровня.

Объемы воды V_ВОТ и нефти V_НОТ, остающихся в отстойнике, определяются по формулам

V_ВОТ =(F1В * В1 - F2)(t-, ) для (28)

V_НОТ =(F1Н * В1-F3)(t- ), для (29),

где - момент начала наполнения отстойника;

- момент переполнения отстойника;

Поперечное сечение буллита приведено на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Поперечное сечение буллита отстойника

D – диаметр буллита, О – центр сечения, АВ – межфазный уровень МФУ, L – значение МФУ (L = EC), ОС = D/2.

Межфазный уровень МФУ – это граница раздела между осажденной водой В1 (заштрихованная часть) и частично обезвоженной нефтью Н2. На рис. 3.1. МФУ отображен отрезком AB. L – значение МФУ, отсчитывается относительно днища отстойника (т. С), L=EC. По мере наполнения отстойника увеличивается L. Необходимо определить зависимость L от объема осажденной воды при заданных габаритах буллита. Буллит представляет собой емкость цилиндрической формы с диаметром D и объемом VО. Найдем длину l буллита.

(30)

Таким образом, объем осажденной воды, принимает форму цилиндра длиной l и сечением, равным площади сегмента АЕВСА.

Известно, что площадь сегмента АЕВСА равна

(31)

где измеряется в радианах;

Тогда объем осажденной воды будет равен

(32)

С учетом выражения (28) составим уравнение

, или

(F1B * B1 - F2) t = , или

(F1B * B1 - F2) t (33),

где ;

Из рис. 3.1. определим EC = L

ЕС = ОС - ОЕ = , или

L = (34)

Если из выражения (33) определить и его подставить в выражение (34), то задача определения значения МФУ по мере заполнения электродегидратора будет решена. Однако, выражение, полученное в результате этой подстановки, будет очень громоздким и неудобным для его реализации. Поэтому составляется градуировочные таблицы 3.1 и 3.2.

Таблица 3.1

		0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
		0,12	0,33	0,60	0,90	1,23	1,60	1,96	2,3	2,74	3,14

Таблица 3.2

	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0	1,1
	3,54	3,93	4,32	4,67	5,05	5,40	5,7	5,95	6,16	6,28	3,54

Таблица 1 получается следующим образом:

1) формула (34) приводится к виду

(35)

2) задавая значение с шагом 0,1 в диапазоне , определяем

(36)

3) исходя из (36) вычисляется выражение ;

Алгоритм определения МФУ с использованием градуировочной таблицы1 реализуется следующим образом:

1. Вычисляется значение ;

2. Одним из методов интерполяции с использованием таблицы 1 и таблицы 2 по значению определяется значение ;

3. Определяется значение L =(2*L/D)*D/2;

Градуировочная таблица 1 содержит 21 колонку (i = 1, 2, …21), i – ая колонка описывает i – ый узел интерполяции.

Интерполяция нулевого порядка:

, если (37)

Интерполяция первого порядка (линейная интерполяция):

(38)

3.2. Разработка методов решения задачи.

Математическая модель электродегидратора позволяет решить несколько проблем, а именно:

1. Определение скорости седиминтации глобул воды;

2. Моделтрвание процесса коалесценции;

3. Определение оптимального межфазного уровня.

Для решения данных задач в автоматическом режиме, необходимо создать программу с описанием математической модели на определённом языке программирования и возможностью диалога с пользователем.

Алгоритм определения скорости седиментации глобул воды включает в себя следующие шаги:

1. Определение начальных параметров (ускор. свободного падения, плотность воды и нефти, динамич. вязкость нефти, объем, диаметр и длина буллита);

2. Определение скорости наполнения буллита;

3. Определение критических радиусов глобул;

4. Разделение начального массива глобул на два массива седиментированных и неседиментированных глобул;

5. Определение коэффициентов обводнённости седиментированной. эмульсии и неседиментированной. эмульсии;

6. Определение расходов по потреблению.

На следующем этапе моделируется процесс коалесценции глобул воды:

Для модеоирования данного процесса используем триангуляцию Делоне. Данный алгоритм предназначен для имитации процесса коалесценции глобул(частиц) воды с радиусами r и координатами (x,y,z),равномерно распределенными в кубе(0-1),представляющем собой элементарный объем водонефтяной эмульсии,поступившей в рабочую зону электродегидратора из отстойника.С помощью триангуляции Делоне 3-го порядка элементарный объем разбивается на множество непересекающихся тетраэдров,в вершинах которых располагаются глобулы воды.На множестве тетраэдров осуществляется пошаговый поиск таких глобул, расстояние между которыми минимально

Алгоритм определения межфазного уровня включает в себя следующие шаги:

1. Вычисляется значение ;

2. Одним из методов интерполяции с использованием таблицы 1 и таблицы 2 по значению определяется значение ;

3. Определяется значение L =(2*L/D)*D/2;

3.3. Решение задачи на контрольном примере.

На вход электродегидратора из отстойника поступает уже частично обезвоженная водонефтяная эмульсия. Получаем скорость наполнения электродегидратра равную 251.9 мкм/сек. Определяется критический радиус глобулы и массивы седиминтированных и несидементированных глобул с коэффициентами 0,2408 и 0,0092 соответсвенно. Далее получаес объем воды который поступает в электродегидратор равный 0,69. Затем моделируется процесс коалесценции. Так как моделирование процесса коалисценции всех глобул массива требует существенных затрат машинного времени, поэтому возьмем только n глобул из массива RnesD. На рис.3.2. показан результат коалесценции для n=100 глобул.

Рис.3.2. «Результат триангуляции»

Триангуляция Делоне будет продолжаться до тех пор пока выполняется ограничение по коэффициенту обводненности для товарной нефти равной 0,2:%. После триангуляции формируется объем воды который поступает на определение межфазного уровня.

Определение межфазного уровня:

=0,33;

При =0,33, 0,2;

L=(0,2)* 1.7=0.34.

Межфазный уровень равен 0.34 м.

Дата добавления: 2015-11-26