Определение скорости седиментации.

Средняя скорость седиментации глобул воды:

Vsed=vs-Vnap (16),

где vs – скорость седиментации по Стоксу, а Vnap – скорость наполнения буллита.

Определить скорость седиментации можно по формуле Стокса:

(17),

где µ - вязкость нефти, g – ускорение свободного падения, ρw и ρo – плотность воды и плотность нефти соответственно, r – радиус глобулы.

Необходимые начальные данные: rmin, rmax – минимальный и максимальный радиусы глобул;

n – объем репрезентативной выборки глобул; K_obv – коэффициент обводнённости.

Переменные, необходимые для решения задачи:

F1t – расход по притоку эмульсии в час.

D,L – диаметр и длина буллита.

Определяем скорость наполнения буллита с помощью приближённой формулы:

(18).

После определения скорости наполнения буллита, можно определить критический радиус глобулы – минимальный радиус глобулы, которая при скорости наполнения Vs останется в буллите. Найдём разницу плотностей воды и нефти:

(19).

Тогда из выражений (16) и (17) получим:

(20). Критический радиус позволяет разделить ранее полученный массив на два массива: Rsed – массив с седиментированными глобулами, и Rnes – массив с неседиментированными глобулами.

С учётом (16) и (17) определяем скорость седиментации:

(21).

Определяем коэффициент обводнённости седиментированной эмульсии:

(22).

Определяем коэффициент обводнённости неседиментированной эмульсии:

(23).

Определение расходов по потреблению.

F2W=F1m*kob_s (24),

расход воды в м^3/сек.

F2N=F1m-F2W (25),

расход частично обезвоженной нефти.

scale=F1m/Vem (26),

масштабный коэффициент scale показывает, сколько сгенерируемых объемов Vem содержится в заданном расходе по притоку F1m.

Коалесценция глобул воды

При подаче на электроды высокого напряжения (10-20 кВ) в рабочей зоне создается электрическое поле с напряженностью E, которое поляризует гомулы, сообщая им заряд q. При этом на гомулу будет действовать пондеромоторная сила

(27)

где ε – диэлектрическая проницаемость воды

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	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
	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)