Расчет состава и свойств нефтяного газа. Корреляционные связи физико-химических свойств нефти. Нефтяные эмульсии

этого задаемся произвольными молярными долями газообразной фазы в смеси. Например, первое приближение N_v = 0.5. Затем, используя данные о составе смеси, рассчитывают значение левой части уравнения (4.8). В результате вычислений, при молярных долях газообразной фазы в смеси N_v = 0.5, 0.4, 0.475, 0.47, 0.46, 0.465, 0.4655,0.467, 0.466 получены соответственно следующие значения левой части уравнения 0.0, -0.1074, 0, 2151, -0.0284, -0.0126, 0.0191, 0.0032, 0.0017, -0.0042, 0.000077.

Принимаем как окончательное значение N_v = 0.466.

Так как исходный состав пластовой нефти, как правило, содержит погрешность, то при решении (4.8) вполне можно ограничиться приближением, при котором абсолютная величина значения правой части уравнения (4.8) отличается от нуля не более, чем на 0.003, что позволяет сократить объем вычислительной работы.

Результаты расчета равновесных составов газообразной и жидкой фаз по (4.5) и (4.6) представлены в таблице 4.1.

Расчет количества образовавшихся фаз показан в типовой задаче 4.2.

РАВНОВЕСНЫЕ СОСТАВЫ СМЕСИ НЕФТИ И ГАЗА ПРИ 0.3 МПА И 38 ^ОС

Таблица 4.1

Пример оформления решения задачи на расчет фазового равновесия нефть-газ в EXCEL:

Таблица 4.2

Продолжение таблицы 4.2:

ТИПОВАЯ ЗАДАЧА 4.2.

Газ концевых ступеней сепарации в количестве 143.82 т/сут сжимается до давления первой ступени сепарации 0.5 МПа и охлаждается в воздушном холодильнике до 10 ^оС, затем поступает в сепаратор для отделения конденсата от газообразной фазы.

Молярный состав газа концевых ступеней сепарации принять следующим (%): метан 47.3, этан 9.03, пропан 18.81, изобутан 11.11, бутан 8.0, изопентан 1.95, пентан 2.1, гексан 1.7.

Определить составы газа и конденсата после компримирования и охлаждения. Найти количество получающегося конденсата.

Решение:

Решение задачи сводится к решению уравнения фазовых равновесий (4.8) и затем уравнений (4.5), (4.6). Константы фазового равновесия определяют по номограммам или таблицам.

Решения уравнения (4.8) при последовательных приближениях молярных долей газообразной фазы смеси N_v = 0.5; 0.99; 0.9; 0.9; 0.92; 0.91; 0.917 равны соответственно значениям левой части этого уравнения: 0.7998; -0.5308; 0.0553; -0.1440; -0.01010; 0.0243; 0.00059.

Если значение левой части уравнения (4.8) по абсолютной величине меньше 0.003, то поиски решения заканчиваются, а молярная доля газообразной фазы, при которой получено такое отличие левой части от нуля, используется в дальнейших расчетах.

Всего в сепаратор поступает 143.82т/сут смеси углеводородов, молярная масса которых равна

где r — число углеводородов в смеси.

Из всего количества молей смеси углеводородов

m/M_см = 143.82/34.1 * 10 ³ = 4217.6 кмоль/сут

0.917 составляет газ и 0.083 – соответственно, конденсат.

Так как молярная масса получающегося газа равна

а конденсата

то количество конденсата, образующегося в сепаратор, будет

4217.6 * 62.66 * 0.083 = 21.93 т/сут,

и, соответственно, газа

4217.6 * 31.5 * 0.917 = 121.83 т/сут.

Сумма 121.83 + 21.93 = 143.76 < 143.82 на 0.06 вследствие округления при расчете.

Полученный газ содержит еще много пропан-бутановых фракций и поэтому охлаждение его только до 10 ^оС недостаточно.

Результаты  предоставлены в таблице 4.3.

СОСТАВЫ КОНДЕНСАТА И ГАЗА ПОСЛЕ КОМПРИМИРОВАНИЯ ПРИ 0.5 МПА И ОХЛАЖДЕНИИ ДО 10^ОС

Таблица 4.3

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ «РАСЧЕТЫ РАЗГАЗИРОВАНИЯ НЕФТЕЙ»

ЗАДАЧА 4.1.

Исходя из состава пластовой нефти, рассчитайте:

равновесные составы, физико-химические свойства нефти (молекулярную массу) и газа (молекулярную массу, плотность, относительную плотность), получающихся при одноступенчатой сепарации при заданных условиях и расходе сырья, и их количество.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ЗАДАНИЮ ПО ТЕМЕ «РАСЧЕТЫ РАЗГАЗИРОВАНИЯ НЕФТЕЙ»

Таблица 4.4

5. НЕФТЯНЫЕ ЭМУЛЬСИИ

ТИПОВАЯ ЗАДАЧА 5.1

Пластовая вода плотностью 1086 кг/м³ и нефть плотностью 840 кг/м³ при добыче образуют эмульсию. Рассчитать плотность эмульсии, если известно, что она содержит 45% чистой воды, а минерализация обусловлена NaCl или CaCl₂.

Дано: ρ_в = 1086 кг/м³; ρ_н = 840 кг/м³; g_о = 45%;

Найти: ρ_э =?;

Решение

Плотность эмульсии определяется по формуле

ρ_э = 1 / (0.01g / ρ_в + (1 - 0.01g) / ρ_н)

Исходя из плотности пластовой воды по таблице находим соответствующее содержание растворенных солей Х, %:

при ρ_В = 1086 кг/м³    Х = 12%

Рассчитываем содержание воды и растворенных солей в эмульсии:

g = g₀ / (1 - 0.01X) = 45 / (1 - 0.01 * 12) = 45 / 0.88 = 51.14%

Плотность эмульсии:

ρэ = 1 / (0.01 * 51.14 / 1086 + (1 - 0.01 * 51.14) / 840) = 952 кг/м³

ПРИЛОЖЕНИЕ К РАЗДЕЛУ 5

ПЛОТНОСТЬ РАСТВОРОВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЛЕЙ

Таблица 5.1

ТИПОВАЯ ЗАДАЧА 5.2

В сборный коллектор после первой ступени сепарации дожимными насосами перекачивается обводненная продукция L скважин с дебитами Qj, м³/сут (в условиях сборного коллектора). Массовая обводненность продукции каждой j-той скважины в условиях сборного коллектора составляет Wj. Известны значения плотности нефти ρн и воды ρв после дожимных насосов.

Найти:

·  массовую долю воды в смеси продукций всех скважин (массовую обводненность);

·  плотность эмульсии в сборном коллекторе (плотность смеси эмульсий всех скважин).

Дано:

Q₁ = 65 м³/сут   W₁ = 0.2   

Q₂ = 65 - || -       W₂ = 0.25 

Q₃ = 64 - || -       W₃ = 0.3   

Q₄ = 60 - || -       W₄ = 0.15

Q₅ = 70 - || -       W₅ = 0.1

Q₆ = 80 - || -       W₆ = 0

ρ_н = 860 кг/м³

ρ_в =1040 кг/м³

Найти: W_см =?, ρ_см =?;

Решение:

1. Определение массовой обводненности смеси продукции скважин.

Известно, что массовая доля компонента в смеси g_i – это отношение массы i-го компонента к суммарной массе смеси L компонентов:

                      1 =< i =< L.                              (1)

В частном случае, массовая доля воды в водонефтяной эмульсии W -это отношение массы воды в эмульсии к массе водонефтяной эмульсии:

W = m_в/m_э,                                                                  (2)

где m_э — масса водонефтяной эмульсии, кг,

m_э = m_в + m_н,                                                               (3)

где m_н — масса нефти в эмульсии, кг.

Исходя из уравнений (1,2), можем записать:

                                                          (4)

Из уравнения (2) следует, что масса воды в продукции j-той скважины