Файл: Расчет установок, применяемых на промысле для сбора и подготовки скважинной продукции.docx

2. 1   2   3

---

Материальный баланс второй ступени

Термодинамические параметры работы рассматриваемого блока равны:

Р = 0,4 МПа; t = 20°С.

Содержание углеводородов в нефтяной эмульсии и константы фазового равновесия (К_i) с учетом условий сепарации приведены в таблице 1.8.

Таблица 1.

Исходные данные для расчета

Компонент смеси	Мольная доля компонента в нефти ( )	Молекулярная масса компонента (Mi), кг/кмоль	Кi
СО2	0,05	44	53,1
N2	0,38	28	131,5
CH4	23,75	16	58,2
С2Н6	4,16	30	9,3
С3Н8	7,33	44	2,08
изо-С4Н10	0,97	58	0,99

Продолжение таблицы 1.8.

н-С4Н10	4,49	58	0,7
изо-С5Н12	1,47	72	0,19
н-С5Н12	3,55	72	0,14
С6Н14+	53,85	86	0,04
∑	100,00		-

Составляем уравнения мольных концентраций для каждого компонента в газовой фазе в расчете на 100 молей нефти:




















Путём подбора определим такую величину , при которой выполнится условие



Подбор величины приводится в таблице 1.9.

Таблица 1.9

Определение мольной доли отгона N

Компонент смеси	= 33,5	= 33
СО2	0,0482	0,0475
Азот N2	0,3743	0,3688
Метан CH4	22,9667	22,6239
Этан С2Н6	3,4282	3,3771
Пропан С3Н8	3,7506	3,6946
Изобутан изо-С4Н10	0,3228	0,3180
Н-бутан н-С4Н10	1,1705	1,1531
Изопентан изо-С5Н12	0,1284	0,1265
Н-пентан н-С5Н12	0,2339	0,2304
Гексан и выше С6Н14 +	1,0637	1,0478
∑Yi	1,0000	1,0109

Расчеты показали, что из 100 молей сырой нефти в процессе сепарации выделяется 33,5 молей газа. Составим материальный баланс сепарации в молях на 100 молей сырой нефти. Расчёт приведён в таблице 1.10.

Таблица 1.10

Мольный баланс процесса сепарации второй ступени

Компонент смеси	Молярный состав сырой нефти (z’i), %	Газ из сепаратора		Нефть из сепаратора моли (z’i - N0гi)	Мольный состав нефти из блока сепараторов x’i=( z’i- N0гi).100, % Σ(z’i- N0гi)
		Молярная концентрация (y’i)	Моли
СО2	0,05	0,0014	0,0482	0,002	0,003

Продолжение таблицы 1.10

N2	0,38	0,0112	0,3743	0,006	0,008
CH4	23,75	0,6856	22,9667	0,783	1,178
С2Н6	4,16	0,1023	3,4282	0,732	1,100
С3Н8	7,33	0,1120	3,7506	3,579	5,382
изо-С4Н10	0,97	0,0096	0,3228	0,647	0,973
н-С4Н10	4,49	0,0349	1,1705	3,319	4,991
изо-С5Н12	1,47	0,0038	0,1284	1,342	2,017
н-С5Н12	3,55	0,0070	0,2339	3,316	4,986
С6Н14+	53,85	0,0318	1,0637	52,786	79,363
Итого	100,000	1,000	33,48	66,51	100

Баланс по массе, в расчете на 100 молей сырой нефти приведён в таблице 1.11.

Таблица 1.11

Массовый баланс процесса сепарации второй ступени

Компонент смеси	Молярный состав сырой нефти ( ), %	Массовый состав сырой нефти Mic= .Mi	Массовый состав газа из сепаратора Miг=N0гi. Mi	Массовый состав нефти из сепаратора Miн= Mic- Miг	Масса выделившегося газа, относительно сырой нефти Riг=100.Miг/ Mic , %
СО2	0,05	2,2	2,1207	0,0793	96,3963
N2	0,38	10,64	10,4818	0,1582	98,5129
CH4	23,75	380	367,4665	12,5335	96,7017
С2Н6	4,16	124,8	102,8473	21,9527	82,4097
С3Н8	7,33	322,52	165,0257	157,4943	51,1676
изо-С4Н10	0,97	56,26	18,7213	37,5387	33,2765
н-С4Н10	4,49	260,42	67,8916	192,5284	26,0700
изо-С5Н12	1,47	105,84	9,2455	96,5945	8,7353

Продолжение таблицы 1.11

н-С5Н12	3,55	255,6	16,8389	238,7611	6,5880
С6Н14+	53,85	4631,1	91,4751	4539,6249	1,9752
Итого	100,00	∑Mic=6149,38	∑Miг =852,11	∑Miн=5297,26	Rсмг= 16,09

R_см^г=0,01608– массовая доля отгона.

Средняя молекулярная масса газа:

M_ср^г=∑M_i^г/ ∑N₀^г_i.

M_ср^г = 852,11 / 33,48 = 25,445.

Плотность газа:



Плотность газа при нормальных условиях (атмосферном давлении и температуре 0°С):



Таблица 1.12

Характеристика газа, выделяющегося в сепараторе

Компонент смеси	Молярная концентрация N0гi/∑N0гi	Молекулярная масса (Mi)	Массовый состав [N0гi/∑N0гi].Mi.100 , % Mсрг	Содержание тяжёлых углеводородов [N0гi/∑N0гi].Mi.ρср.103, Mсрг г/м3
СО2	0,0014	44	0,2489	-
N2	0,0112	28	1,2301	-
CH4	0,6858	16	43,1241	-
С2Н6	0,1024	30	12,0697	-
С3Н8	0,1120	44	19,3666	819,9328

Продолжение таблицы 1.12

изо-С4Н10	0,0096	58	2,1970	93,0173
н-С4Н10	0,0350	58	7,9674	337,3205
изо-С5Н12	0,0038	72	1,0850	45,9363
н-С5Н12	0,0070	72	1,9761	83,6645
С6Н14+	0,0318	86	10,7351	454,4958
Итого	1,000	-	100,000	1834,3673

Составим материальный баланс блока без сбора воды:

Q_г = R_см^{г .}Q_н

Q_г = 0,1608 ^. 35,35 = 5,687 т/ч.

Из сепаратора будет выходить поток жидкого продукта, с производительностью Q_н^сеп по нефти и общей производительностью Q^сеп, соответственно:

Q_н^сеп = Q_н - Q_г = 35,35 – 5,687 = 29,66 т/ч,

Q^сеп = Q_н^сеп+ Q ^. Н₂О = 29,66 + 30,12 = 59,78 т/ч.

Данные по расчету блока сепарации второй ступени сводим в таблице 1.13.

Таблица 1.13

Материальный баланс второй ступени сепарации

Приход				Расход
	% масс	т/ч	т/г			%масс	т/ч	т/г
Эмульсия					Эмульсия	89,10053
в том числе:					в том числе:
Нефть	47,945313	29,5506	248224,752		нефть	40,23286	24,7971	208295,49

Продолжение таблицы 1.13

Вода	52,054687	32,0833	269500	вода	48,86766	30,119	253000
				Всего	89,10053	54,9161	461295,49
ИТОГО	100	61,6339	517724,76	Газ	10,89947	6,7178	56429,272
				ИТОГО	100	61,6339	517724,76

3. 
   Общий материальный баланс установки
   

На основе материальных балансов отдельных стадий составляем общий материальный баланс установки подготовки нефти, представленный в таблице 1.14.

Таблица 1.14

Общий материальный баланс установки

Приход				Расход
	% масс	т/ч	т/г		% масс	т/ч	т/г
Эмульсия				Подготовленная нефть
в том числе:				в том числе:
Нефть	54	35,3571	297000	нефть	37,8719	24,7971	208295,48
Вода	46	30,1190	253000	вода	46	30,1190	253000
				Всего	83,8719	54,9162	461295,48
				Газ	16,1281	10,5601	88704,52
ИТОГО	100	65,4762	550000	ИТОГО	100	65,4762	550000

Список использованной литературы

1. Сбор, подготовка и хранение нефти и газа. Технологии и оборудование: учебное пособие / Р. С. Сулейманов, А. Р. Хафизов, В. В. Шайдаков и др. – Уфа: «Нефтегазовое дело», 2007. – 450с.

2. Лутошкин Г. С. Сборник задач по сбору и подготовке нефти, газа и воды на промыслах: учеб. пособие для вузов / Г. С. Лутошкин, И. И. Дунюшкин.– М.: Недра, 1985. – 135 с.

3. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник / Г. Г. Рабинович, П. М. Рябых, П. А Хохряков и др.; под ред. Е. Н. Судака. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1979. – 568 с.

4. Лутошкин Г. С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. - М., «Недра», 1974, 184 с.

5. Сбор, транспорт и подготовка нефти/ Н. М. Байков, Б. В. Колесников, П. И.Челпанов. - М., «Недра», 1975. - 317 с.

6. Скобло А. И., Молоканов Ю. К., Владимиров А. И., Щелкунов В. А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: учебник для ВУЗов.- 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. – 677 с.

7. Дунюшкин И. И. Сбор и подготовка скважинной продукции нефтяных месторождений: учебное пособие. – М: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2006. – 320 с.

---