Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Исследование фазовых равновесий углеводородов и разработка метода их расчета для решения задач эксплуатации нефтяных месторождений

Диссертация: Исследование фазовых равновесий углеводородов и разработка метода их расчета для решения задач эксплуатации нефтяных месторождений
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

На основе критического анализа методов расчета фазовых равновесий углеводородов обосновано, что введение в уравнения состояния коэффициентов, заменяющих давление насыщенного пара (летучесть, активность), показывает отклонение свойств рассматриваемой системы от идеальных и не вносит принципиальных отличий в совместное решение законов Рауля и Дальтона. Разработана методика расчета максимально… Читать ещё >

Исследование фазовых равновесий углеводородов и разработка метода их расчета для решения задач эксплуатации нефтяных месторождений (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСЧЕТА ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ
    • 1. 1. Общие условия фазового равновесия
    • 1. 2. Основные элементы теории расчета фазовых равновесий
    • 1. 3. Фазовые равновесия в реальных углеводородных системах
    • 1. 4. Растворимость различных газов в углеводородных жидкостях при низких давлениях
    • 1. 5. Исследования фазового поведения пластовых нефтей
    • 1. 6. Необходимость учета влияния специфических условий нефтяных пластов на фазовые равновесия
  • ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ
  • 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА КОНСТАНТ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ
    • 2. 1. Определение константы фазового равновесия по давлению схождения
    • 2. 2. Определение констант фазового равновесия по методу Редлиха — Квонга
    • 2. 3. Определение констант фазового равновесия по методу Бенедикта, Вебба, Рубина
    • 2. 4. Расчет констант фазового равновесия по уравнению Пенга — Робинсона
    • 2. 5. Сравнительный анализ наиболее часто применяемых методов
  • ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ
  • 3. АНАЛИЗ КОНСТАНТ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ
    • 3. 1. Анализ общих закономерностей изменения констант фазового равновесия от давления
    • 3. 2. Определение констант фазового равновесия по экспериментальным данным
  • 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАСЧЕТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНСТАНТ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ
    • 4. 1. Разработка методики расчета газосодержания
    • 4. 2. Оптимизация работы нефтегазосепараторов системы подготовки нефти месторождений ОАО «Газпромнефть — Ноябрьскнефтегаз»
      • 4. 2. 1. Оценка технологического эффекта увеличения давления первой ступени сепарации
    • 4. 3. Методика расчета потерь углеводородов от испарения в резервуарах
  • ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ

Актуальность проблемы.

Технологические потери нефти в отрасли составляют около 0,4% - 0,7% от массы добываемой, и при этом ухудшается её качество за счет испарения легких фракций. Поэтому в соответствии с требованиями Минпромэнерго РФ производится обоснование нормативов потерь нефти при добыче, связанных с принятой схемой и технологией разработки месторождения. Научными центрами нефтегазодобывающих компаний определяются величины технологических потерь нефти по месторождениям в соответствии с отраслевыми нормативными документами, согласно которым необходимо изучать свойства нефти и газа, количественное содержание каждого компонента гомологического ряда в данной системе и его распределение между жидкой и газовой фазами.

Методы определения парожидкостного равновесия подразделяются на экспериментальные и аналитические, требующие специальной техники или сложных программ для расчета. Основным способом аналитического изучения количественных характеристик является определение констант фазового равновесия, необходимых для расчета концентраций компонента в одной фазе при условии знания концентрации одного и того же компонента в другой фазе. Известно более 150 уравнений состояния и их модификаций различного вида: двух-, трех-, восьми-, одиннадцати-параметрические и т. д. Так как эти уравнения являются универсальными, их использование предусматривает сложный расчет не только констант, но и определение других физико-химических свойств углеводородных смесей. Однако, при эксплуатации месторождений для обоснования технологических потерь нефти, методик определения газосодержания и оптимизации режимов работы нефтегазосепараторов достаточна и необходима разработка простой, менее трудоемкой и более достоверной методики расчета констант фазового равновесия углеводородного сырья.

Цель работы.

Повышение качества и снижение потерь добываемой нефти путем совершенствования и упрощения методов расчета фазовых равновесий в технологических процессах подготовки нефти.

Основные задачи исследований.

1. Анализ методов расчета фазовых равновесий углеводородов для определения областей их эффективного применения.

2. Разработка и апробация методики определения констант фазового равновесия в интервале низких давлений, характерных для технологических процессов систем сбора и подготовки скважинной продукции.

3. Разработка и апробация метода определения газосодержания углеводородной смеси при термобарических условиях принятой схемы и технологии эксплуатации месторождения.

4. Разработка и апробация методики расчета максимально возможных потерь нефти от испарения с применением констант фазового равновесия.

5. Разработка и апробация методики оптимизации режимов работы нефтегазосепараторов с целью увеличения выхода товарной нефти.

Объект и предмет исследования.

Объектом исследования являются физические свойства газожидкостных смесей в системе пласт-скважина-система подготовки нефти и попутного газа к утилизации, предметом — фазовые равновесия углеводородной системы при расчете технологических процессов подготовки нефти.

Научная новизна выполненной работы.

1. Доказана возможность применения уравнения Рауля-Дальтона с расчетом давления насыщенного пара по уравнению Антуана для определения констант фазового равновесия при давлениях до 1 МПа с погрешностью не более 3%.

2. Разработан экспресс-метод расчета истинного молярного газосодержания углеводородной смеси при различных термобарических условиях.

3. Разработана методика оптимизации режимов работы нефтегазосепараторов, позволяющая изменением термобарических условий сепарации снизить содержание широких фракций легких углеводородов в отгоняемом газе до 5%.

Практическая ценность и реализация.

1. Модифицированная методика расчета констант фазового равновесия используется в ОАО «Гипротюменнефтегаз» при обосновании режимов работы нефтегазосепараторов, обеспечивающих повышение качества подготовки нефти.

2. Методика расчета максимально возможных потерь нефти от испарения используется при экспертной оценке ОАО «НижневартовскНИПИнефть» нормативов технологических потерь нефти при добыче, связанных с принятой схемой и технологией разработки месторождений Нижневартовского региона.

3. Внедрение методики оптимизации режимов работы нефтегазосепараторов в ОАО «Газпромнефть — Ноябрьскнефтегаз» позволяет снизить содержание широких фракций легких углеводородов в отгоняемом газе до 5% при увеличении температуры сепарации на 5 °C.

Основные защищаемые положения.

1) Метод расчета констант фазового равновесия углеводородов при давлениях не более 1,0 МПа, основанный на совместном решении уравнений Рауля и Дальтона.

2) Метод расчета истинного молярного газосодержания углеводородной смеси при различных термобарических условиях.

3) Методика расчета потерь нефти от испарения из резервуаров подготовки нефти за один цикл изменения термобарических условий.

4) Методика оптимизации режимов работы нефтегазосепараторов, направленная на повышение качества подготовки нефти и сохранение в ней ценных фракций легких углеводородов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. На основе критического анализа методов расчета фазовых равновесий углеводородов обосновано, что введение в уравнения состояния коэффициентов, заменяющих давление насыщенного пара (летучесть, активность), показывает отклонение свойств рассматриваемой системы от идеальных и не вносит принципиальных отличий в совместное решение законов Рауля и Дальтона.

2. Доказано, что при значении давления не более 1,0 МПа углеводородная смесь, даже содержащая неуглеводородные компоненты, подчиняется законам идеального раствора. На основе этого разработана методика определения констант фазового равновесия в интервалах низких давлений, характерных для технологических процессов систем сбора и подготовки скважинной продукции, путем совместного решения уравнений Рауля — Дальтона с расчетом давления насыщенных паров компонентов по уравнению Антуана. Погрешность не превышает 3%.

3. Разработана аналитическая методика расчета истинного молярного газосодержания, которое легко можно перевести в объемное или массовое. Расчеты по нескольким месторождениям (Орехово — Ермаковского, ЗападноСургутского, Угутского и Красноленинского) показали, что погрешность не превышает 6%.

5. Разработана методика расчета максимально возможных потерь нефти от испарения, которую предлагается использовать на стадии проектирования систем подготовки нефти и при экспертной оценке нормативов технологических потерь нефти при добыче, связанных с принятой схемой и технологией разработки месторождений.

6. На основе разработанной методики оптимизацией термобарических условий работы нефтегазосепараторов на Вынгапуровском и Крайнем месторождении достигается снижение содержания широких фракций легких углеводородов в отгоняемом газе до 5%.

Показать весь текст

Список литературы

  1. О.В. Исследование методов расчета фазовых равновесий углеводородов / О. В. Фоминых, М. С. Яковлева, С. А. Леонтьев // Территория нефтегаз. 2010. -№??.- С. ??-??
  2. Benedict М., Webb G.B., Rubin L.C. An empirical equation for thermodynamic properties of light hydrocarbons and their mixtures: J. Chem. Physics, 8, 334−345 (1940) — 10, 747−758 (1942).
  3. Redlich O., Kwong J. N.S. On the thermodynamics of solutions: V: an equation of state. Fugacities of gaseous solutions. Chem. Fundamen., 9, 287−290 (1970)/
  4. Starling K.E., Powers G.E. Enthalpy of mixtures by modified BWR equation. Ing. Eng. Chem. Fundamentals 1970, 9, № 4, p. 531−537.
  5. Г. Г. Расчет основных процессов и аппаратов нефтепереработки / Г. Г. Рабинович, П. М. Рябых, П. А. Хохряков и др // М.: Химия, 1979. 568 с.
  6. А.Ю. Фазовые равновесия в добыче нефти // М.: Недра, 1976.- 183 с.
  7. Рид Р., Шервуд Т. Свойства жидкостей и газов. Определение и корреляция. Пер. с англ. Д.: Химия, 1966.
  8. С.А. Определение констант фазового равновесия по данным исследования глубинных проб нефти / С. А. Леонтьев, О. В. Фоминых // Известия вузов. Нефть и газ. 2009. — № 4. — С. 84−87.
  9. И.Р. Понятия и основа термодинамики, «Химия», 1970. -439 с.
  10. И.Р. Фазовые равновесия в растворах при высоких давлениях. М.: Госхимиздат, 1952. 166 с.
  11. Г. С. Фазовые превращения углеводородных смесей газоконденсатных месторождений // М.: Недра, 1974. — 271 с.
  12. Я.И. Курс физической химии // Химия, 1964. 624 с.
  13. Redlich О., N.S. Kwong: Chem. Rev., 44:233 (1949)
  14. Wilson G.M.: Adv. Cryog. Eng., 9: 168 (1964), 11: 392 (1966)
  15. Horvat A.L.: Chem. Eng. Sei, 29:1334 (1974)
  16. Barnes F.J.: Ph. D. thesis Department of Chemical Engineering, University of California, Berkeley, 1973.
  17. Chaudron J.L. Asselineau and H. Renon: Chem. Eng. Sei., 28:8 391 973)
  18. SoaveG.: Chem. Eng. Sei., 27:1197 (1972)
  19. Vogi W.F., Hall K.R.: AlChE J., 16: 1103 (1970)
  20. Wilson G.M.: Adv. Cryog. Eng., 9: 168 (1964), 11:392(1966)
  21. Wilson G.M./ 65th Natl. Meet AlChE. Clevland, 1969, pap. 15 C.
  22. Bishop P.R., Miranda R.D., Robinson D.B. Hydrocarbon Process., 53 (11), 197(1974)
  23. H.W., Goldfrank J.C. // Hydrocarbon Process., 46 (12), 141 (1967)
  24. Lin C.-J. Hopke S.W. Chem. Eng. Prog. Symp. Ser., 70 (140): 371 974)
  25. Lu, В. C. J., Ruerher J.A. His C., Chiu С. — H. // J/ Chem. Eng. Data? 18:241 (1973)
  26. H.E., Adler S.B. // Hydrocarbon Process., 47 (10): 150 (1968)
  27. H.E., Schreiner W.C. // Hydrocarbon Process., 45 (6): 161 (1966)
  28. M., Webb G.B., Rubin L.C. //-Chem. Eng. Prog., 47: 419 (1951)
  29. T.G. // Ind. Eng. Cnem. Fundam., 7: 115 (1968)
  30. Lin M.S., Naphtali L.M. // AlChE J., 9: 580(1963)
  31. S.K., Haselden G.G. // AlChE J., 16: 891 (1970)1. Colo
  32. D., Kaufmann T.G. // AlChE J., 12: 557c (1966)
  33. Kay W.B. Liquid-vapor equilibrium relationships in binsry systems. Propane n alkane and h — heptane // Ind. Chem. Eng. Data. — 1971. — v. 16. — № 2. -pp. 137−140
  34. O.B. Фоминых Исследование методов расчета констант фазового равновесия / Яковлева М. С., Леонтьев С. А., Грачева С. К., Фоминых О. В. // Нефтепромысловое дело. — 2010. № 8. — С. 25−28
  35. Martin J.J.: Chem/ Eng.Prog. Symp. Ser., 59 (44): 120 (1963)
  36. Martin J.J.A Ind. Eng. Chem., 59 (12): 34 (1967)
  37. Martin J.J., Y.-C. Hou: AIChE J., 1:142 (1955)
  38. Martin J.J., Kapoor R.M., DeNevers N. AIChE J. 5: 159 (1959)
  39. Martin J.J. Stanford T.G. Chem. Eng. Prog. Symp. Ser., 70 (140): 1 (1947)
  40. Abbot M.M. AIChE J. 19: 596 (1973)
  41. Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972 г. 721 с.
  42. И.И. Расчеты физико-химических свойств пластовой и промысловой нефти и воды / И. И. Дунюшкин, И. Т. Мищенко, Е. И. Елисеева // Учебное пособие для вузов- М.: ФГУП Из-во «Нефть ит газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2004. 448 с
  43. Т.П., Ушакова Г. С., Юшкевич Г. Н. Влияние высоких давлений и температур на содержание и свойства конденсата в газовой фазе нефтяных месторождений. Геохимия, 1962. № 8. — с. 689−697.
  44. ОСТ 39−112−80 НЕФТЬ. ТИПОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПЛАСТОВОЙ НЕФТИ. ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЯ. ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ.
  45. Дж., Басс Д., Уайтинг Р. Физика нефтяного пласта. Перевод с англ. М., Гостоптеиздат, 1962. — 572 с.
  46. Т.П., Юшкевич Г. Н., Ушакова Н. С. Изучение фазовых равновесий в низкокипящих углеводородных смесях с газовым компонентом. В сб. «Миграция нефти и газа и фазовые равновесия в углеводородных системах», М, ИГиРГИ, 1969. С. 106−119.
  47. Д. Руководство по добыче, транспорту и переработке газа. М., Недра, 1965.-676 с.
  48. И.Р. Фазовые равновесия в растворах при высоких давлениях. М. — Госхимиздат, 1952. 166 с.
  49. A.B. Теория сушки. М.: Энергия, 1968. — 143 с.
  50. Д.В. Исследование и разработка технологии рационального использования нефтяного газа низкого давления // Дисс. канд. техн. наук. — Тюмень: ТюмГНУ, 2009. 96 с.
  51. О.В. Оптимизация режимов работы нефтегазосепараторов // Проблемы геологии и освоения недр: Сб. науч. тр. -Томск: ТПУ, 2009. С. 488−490.
  52. О.В. Методика расчета потерь нефти от испарения из резервуаров / О. В. Фоминых, С. А. Леонтьев, Л. Н. Духневич // Нефтяное хозяйство, 2010. № 4. — 2010. — С. 25−27
  53. РД 153−39−019−97. Методические указания по определению технологических потерь нефти на предприятиях нефтяных компаний Российской Федерации.
  54. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и неф те химии/А.И. Скобло, Ю. К. Молоканов, А. И. Владимиров, В. А. Щелкунов. Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. — 677 с.
  55. И.Р. Фазовые равновесия в растворах при высоких давлениях. М. — Госхимиздат, 1952. — 166 с.
  56. A.B. Теория сушки. М.: Энергия, 1968. — 143 с.
  57. Д.В. Исследование и разработка технологии рационального использования нефтяного газа низкого давления // Дисс. канд. техн. наук. -Тюмень: ТюмГНУ, 2009. 96 с.
  58. О.В. Методика расчета потерь нефти от испарения из резервуаров / О. В. Фоминых, С. А. Леонтьев, Л. Н. Духневич // Нефтяное хозяйство, 2010. № 4. — 2010. — С. 25−27
  59. РД 153−39−019−97. Методические указания по определению технологических потерь нефти на предприятиях нефтяных компаний Российской Федерации.
  60. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и неф те химии/А.И. Скобло, Ю. К. Молоканов, А. И. Владимиров, В. А. Щелкунов. Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. — 677 с.
  61. О.В. Расчеты констант фазового равновесия: Монография / О. В. Фоминых, С. А. Леонтьев, P.M. Галикеев. СПб: Недра, 2010.-105 с.
  62. А.И. Ректификационные и абсорбционные аппараты 3-к издание Мю: Химия, 1978. 280 с.
  63. , Ю.В.- Шамаев, Г.А. Справочник нефтяника // Уфа: Tay 272 с. -2005 г.
  64. Б.Б. Квеско Подземная нефтегазовая гидромеханика.. Томск: ТПУ, 2006 г. 141 с.
  65. Аль-Окла Вахиб Абдель Моделирование физико-химических свойств углеводородов и подготовка нефти // Дисс. канд. техн. наук, Уфа. — 2004. 144 с.
  66. В.М. Закономерности фазовых превращений углеводородных смесей в нефтегазоносных пластах разрабатываемых месторождений по экспериментальным данным // Дисс. д-р техн. наук, Москва. -2007.-277 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!