4. Расчет процесса сепарации нефти от газа

Процесс сепарации сырой нефти от газа можно изучать двумя методами:

1) по результатам замеров продукции скважин на групповых замерных установках;

2) на основании аналитических расчетов с использованием уравнений фазовых состояний.

Оба эти метода имеют свои преимущества и недостатки. Основное преимущество первого метода заключается в том, что здесь мы имеем дело с непосредственными замерами, отвечающими реальной работе скважин. К недостаткам этого метода относится то, что при неоднократных замерах газовых факторов могут быть получены различные их значения вследствие неточности замера дебитов газа и нефти, изменения температуры окружающего воздуха и

19

давления в сепараторе, неустановившегося характера фазовых превращений в сепараторе.

С точки зрения теорий аналитический метод расчета сепарации газа от нефти является более обоснованным, но точность результатов таких расчетов во многом зависит от принятой методики расчетов и от выбора констант равновесия.

При расчете сепарации нефти от газа используют следующие уравнения:

(4.1)

(4.2)

где у_i- мольная концентрация i-го компонента в газовой фазе;

х_i - мольная концентрация i-го компонента в жидкой фазе;

Z_i - мольная концентрация i-го компонента в исходной смеси;

K_i - константы равновесия i-го компонента при известных температуре и давлении смеси в сепараторе;

L и N— мольная доля вещества соответственно в жидкой и газовой фазах.

Расчеты по уравнению (4.1 и 4.2) производят следующим образом:

1) выписывают данные о составе пластовой смеси по результатам лабораторных исследований;

2) выбирают условие сепарации по температуре и давлению;

3) выбирают графики или таблицы по константам равновесия применительно к интересующей нас системе;

4) по данным графиков определяют величины К_i для каждого компонента при заданных давлении и температуре;

5) задаются величиной N или L (N+L=l) и, решая одну из систем уравнений (4.1) или (4.2), находят

или

Если или , то задача решена правильно и принятые величины N и L верны;

20

если или , то принятые значения N к L неверны, тогда принимают другие значения этих величин и расчет повторяют.

Типичный расчет распределения газовой и жидкой фаз, а также состав отдельных фаз приведены в табл. 14.

Для расчетов плотности отсепарированной нефти и газового фактора необходимо определить массу жидкости на 1 моль добываемой смеси. Пример расчета приведен в табл. 15.

В табл. 14 и 15 плотность фракции С_{7+высшие} принята равной 865 кг/м³ и молекулярная масса 267.

Плотность товарной нефти при t=30 °С равна

кг/м³.

Газовый фактор

нм³/м³,

0,42 - число молей жидкости на моль смеси;

118,39 – объем жидкости на один моль смеси.

Таблица 14 - Пример расчета

Компо-не­нты	Анализ пластовой смеси Zi	Кi	Первая попытка N=0,6 Z = 0,4	Вторая попытка JV = 0,57 L = 0,43	Третья попытка N= 0,579 L = 0,421	Состав смеси газа Yi=Xi· Кi	Молеку­лярная масса	Доля компонентов в молекулярной массе смеси газа
С1	0,4241	185	0,0038	0,0040	0,0039	0,7302	16	11,71
С2	0,0533	41	0,0021	0,0022	0,0022	0,0904	30	20,72
С3	0,0467	11	0,0068	0,0071	0,0070	0,0756	44	3,33
С4	0,0155	4,4	0,0051	0,0053	0,0052	0,0229	58	1,33
21
1	2	3	4	5	6	7	8	9
С4	0,0202	3,5	0,0081	0,0083	0,0082	0,0287	57	1,67
C5	0,0092	1,28	0,0079	0,0079	0,0079	0,0101	72	0,73
C5	0,0086	1,00	0,0086	0,0086	0,0086	0,0086	72	0,62
С6	0,0313	0,34	0,0522	0,0502	0,0506	0,0172	86	1,48
С7	0,3911	0,018	0,9516	0,883	0,9064	0,0163	114,2	0,66
Итого	1,00	-	0,0462	0,9819	1,00	1,00	-	25,45

Таблица 15 - Пример расчета

Компо-ненты	Состав жидкой смеси xi	Число молей жидкости на моль смеси L xi	Молярный объем жидкости, см3/моль	Объем жидкости из 1 моля смеси, см3	Молек. масса	Масса жидкости
С1	0,0039	0,00164	53,4	0,088	16	0,026
С2	0,0022	0,00093	80,6	0,075	30	0,028
С3	0,0070	0,00295	87,0	0,257	44	0,130
С4	0,0052	0,00219	103,4	0,226	58 |	0,127
С4	0,0082	0,00345	99,6	0,344	58	0,201
C5	0,0079	0,00333	115,7	0,385	72	0,246
C5	0,0086	0,00362	114,6	0,415	72	0,261
С6	0,0506	0,02130	130,0	2,769	86	1,835
С7	0,9064	0,33159	298,3	113,830	267	101,880
Итого		0,420		118,39		104,73

Задача 10. Рассчитать процесс сепарации нефти от газа по исходным данным (табл. 16) о составе пластовой смеси при давлении в 0,1 МПа и температуре 20 °С; плотность фракции С_{7+высшие} равна 860 кг/м³ и молекулярная масса - 275.

22

Таблица 16 - Исходные данные к задаче 10

Компоненты	Анализ состава пластовой смеси, молярная концентрация.
	Варианты задачи
	1	2	3	4	5
С1	0,4350	0,4670	0,4280	0,4517	0,4483
С2	0,0633	0,0721	0,0752	0,0692	0,0593
С3	0,0463	0,0373	0,0455	0,0477	0,0485
С4	0,0173	0,0125	0,0184	0,0175	0,0486
С4	0,0101	0,0214	0,0175	0,0163	0,179
C5	0,0087	0,0095	0,0092	0,0075	0,0085
C5	0,0097	0,0081	0,0087	0,0083	0,0093
С6	0,0275	0,0315	0,0263	0,0245	0,0325
С7+B	0,4096	0,3406	0,3712	0,3572	0,3572
итого	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0