Основные положения системы сбора и подготовки газа на промысле

входная в теплообменник и выходная температура холодного газа. Q_тк — теплота отдаваемая холодному газу конденсатом определяется по формуле:

Q_тк = G_к[С_рк(Т₁ - Т₂) + r_к],                                                                       (25)

G_к — массовый расход конденсата, кг/час; C_рк — теплоемкость конденсата, r_к — скрытая теплота конденсации тяжелых углеводородов, кДж/кг; Q_тв — теплота отдаваемая холодному газу парами воды, поступающей в составе теплой смеси определяется формулой:

Q_гв = G_в[С_рв(Т₁ - Т₂) + r_в],                                                                       (26)

где G_в - массовый расход воды кг/час, С_рв — теплоемкость воды, r_в — скрытая теплота конденсации воды, кДж/кг.

Величина Q_тд — теплота, отдаваемая диэтиленгликоля (или другого ингибитора или сорбента) холодному газу определяется по формуле:

Q_тд = G_дС_рд(Т₁ - Т₂);                                                                                (27)

где G_д — массовый расход ДЭГа, определяемый по формуле:

G_д = ,                                                  (28)

W₁, W₂ — влагосодержание газоконденсатной смеси на входе и на выходе из внутренней трубы теплообменника, кг/м³ газа; х₁, х₂ — начальная и конечная концентрация ДЭГа в потоке газа.

В формуле (23.14) Q_п — потери теплоты в окружающую среду определяют по формуле:

Q_п = F₁ DT_cрК₁,                                                               (29)

где F₁ — площадь поверхности внешней трубы теплообменника, равная F₁=pD_н.L, м²; L — длина труб с диаметром; D_н, DТ_ср —средняя разность температур между окружающей средой и внешней трубой; К₁— коэффициент теплоотдачи от стенки труб к окружающей среде.

Количество холода образующегося в результате дросселирования газа с температурой Т₂ до Т_сеп можно определить по формуле:

Q_к = GС_рe(Р₂ – Р_сеп),                                                                   (30)

где G — массовый расход редуцированного газа; С_р — его теплоемкость; e — коэффициент Джоуля-Томсона.

Порядок расчета поверхности теплообменника исходит из известных для расчета величин. Известными считаются Т₁ и Т₂=Т_сеп+e(Р₂-Р_сеп), Т₄ и Т_сеп. При этом величина Т₂ вычисляется методом последовательных приближений приравнивая Q_тг=Q_тх и считая, что величина Р₂ во времени известна. Величину Т₃ обычно принимают равной Т_сеп.[AK1] 

Среднюю разность температур DТ_ср для противоточных теплообменников  можно вычислить формулой:

DТ_ср =    ,                                        (31)

а для прямоточных по формуле:

DТ_ср = .

Если тип теплообменника кожухотрубчатый, то величину К_т следует определить по формуле:

К_т = 133,9,                                                                    (32)

u_т, u_х — скорости движения теплого и холодного потоков м/с.

При расчетах теплообменников величину Q_п можно принять равной 2,0934 кДж/м³ газа.

По мере истощения в процессе разработки естественной энергии газоконденсатной смеси количество холода, получаемого за счет дросселирования уменьшается из-за снижения давления Р₂ (t) в формуле (30). При этом не удается поддержать в сепараторе, требуемую температуру. В результате чего часть тяжелых углеводородов не конденсируется и уносится вместе с газом.

Поэтому проектировщик обязан установить сроки, по истечении которых требуемая температура сепарации не обеспечивается собственной энергией газа. К этому времени должны быть введены в строй турбодетандерные агрегаты или установки искусственного холода (УИХ). Естественно, что мощности этих установок на определенной стадии разработки растет, а затем по мере снижения годового отбора из месторождения снижаются. Количество холода, получаемого УИХ может быть определено по формуле:

Q_их = GC_pe₁ [Р₂ - Р₂(t)],                                                              (33)

где Р₂ и Р₂(t) — давление перед сужающим устройством перед вводом УИХ в строй и текущее время. При использовании УИХ, в частности аммиачных испарителей коэффициент теплопередачи определяется К_т=52 u, где u скорость движения теплого газа.

Если теплообменник водяной, то тепловой баланс Q_тг=Q_тх приобретает вид:

G_т,                                      (34)

где Q₁ — расход теплого газа м³/час, q_к — количество конденсата в смеси, кг/м³; q_в — количество сконденсировавшейся воды при снижении температуры от Т₁ до Т₂, кг/м³; G_в — массовый расход холодной воды, кг/час; Ср_в — удельная теплоемкость воды коэффициент теплоотдачи воды может быть определен по формуле:

a_в =42×10^-5 ,                            (35)

гдеl_в — коэффициент теплопроводности воды.

При прогнозных расчетах теплообменников параметры, входящие в формулу (13), точнее в Q_т, К_т и DТ должны быть определены, исходя из изменений расходов газа, конденсата, воды, давления, температуры, теплоемкости вязкости во времени.

3.3. Условия выбора абсорбционного способа подготовки газа

Основными условиями, предопределяющими использования абсорбционного