МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

К О Н С П Е К Т

для самостійного опрацювання

з предмета

“ Експлуатація нафтових і газових свердловин ”

для спеціальності

5.04010304 “Розвідування нафтових і газових родовищ”

Розробила викладач Дяченко Ю.Г.

Розглянуто і схвалено на засіданні

МЦК експлуатаційних дисциплін

Протокол № ___ від “___”____ 20 року

Голова МЦК . Крицький В.В.

ВСТУП

Конспект призначений для самостійної роботи студентів з предмету “Експлуатація нафтових і газових свердловин”, який є дисципліною циклу професійної та практичної підготовки.

Указана дисципліна викладає теорію підйому нафтогазопромислової продукції на денну поверхню для потреб промисловості, транспорту, комунального господарства та побуту.

Самостійну роботу з вивчення дисципліни необхідно починати із засвоєння теоретичного матеріалу, усвідомлення фізичної сутності питань, а потім переходити до відповідей на питання для самоперевірки.

Навчальний матеріал подається у вигляді окремих змістових модулів, покладених в основу кредитно-модульної системи навчання.

Модуль і. Фізичні основи видобутку нафти і газу. Тема: Стани вуглеводневих газорідинних сумішей.

План:

1. Основні закони газового стану.

2. Фазові стани вуглеводневих сумішей.

3. Стани вуглеводневих газорідинних сумішей при зміні тиску та температури.

1. При вивченні руху газу в пласті, системах транспорту газу необхідно знати , як змінюються його властивості с зміною тиску і температури. Зв'язок між параметрами, характеризують властивості газу, і умови, в яких він знаходиться, виражається газовими законами. В практичних обчисленнях більш часто використовують газові закони Авогадро, Дальтона, Бойля – Маріотта, Гей – Люссака, Шарля.

Згідно закону Авагадро в рівних об’ємах різних ідеальних газів при однаковому тиску та температурі вміщує одне і те ж число молекул. З цього закону також слідує і рівність об’ємів одного моля різних газів в однакових умовах.

Закони Дальтона и Амага виражають адитивність парціальних об’ємів і парціального тиску суміші індивідуальних газів. Це означає ,що кожний газ в суміші поводить себе так, як що б він був в даному об’ємі був один. Парціальний тиск компонента газової суміші - тиск, який мав би газ, як би один займав об’єм, рівний суміші при такій же температурі. Згідно закону Дальтона загальний тиск суміші газів p рівний сумі парціальних тисків компонентів pi:

p=

Парціальний об’єм – це об’єм, який займав би даний компонент суміші газів, якщо б з неї видалили інші компоненти при умові зберігання основного тиску і температури. В сумісності с законом Амага загальний об’єм суміші газів V при постійному тиску дорівнює сумі парціальних об’ємів компонентів Vi:

V=

В нафтогазопромисловій практиці для розрахунку стану реального газу більш часто використовують рівняння Клапейрона – Менделєєва, в які вводиться поправка , яка враховує відклонення реальних газів від ідеальних і називається коефіцієнт зверхстиснення ( іноді стискання) газу. Загальне рівняння газів рівняння Клапейрона – Менделєєва має наступний вигляд:

де z – коефіцієнт зверх стискування газу; m- маса газу; M- молекулярна маса газу; R- універсальна газова постійна (8,31441 Дж/(моль К)); Т – температура газу.

2. Фазові стани вуглеводневих сумішей.

При русі нафти і газу в пласті, стволі свердловини, система збору та підготовки змінюється тиск і температура, що зумовлює зміну фазового стану вуглеводнів – перехід від рідкого в газоподібний стан і навпаки. Так як нафта і газ складаються більше з різних по властивостям компонентів , то при певних умовах частина цих компонентів може знаходитись в рідкій фазі, а інша – паровій (газовій) фазі. Умови дальнього транспорту нафти та газу і послідуючі переробки потребують відділення легко випаровуючи компонентів від рідкої конденсованої фракції. Тому вибір технології розробки родовища, системи внутрішньо промислової підготовки нафти та газу багатьом пов’язана с вивченням фазового стану вуглеводнів в змінних термодинамічних умовах.

Фазові перетворення вуглеводневих систем ілюструють діаграми фазових станів, що показують зв'язок між тиском, температурою та питомим об’ємом речовини.

Н а малюнку приведена діаграма стану чистого газу (етану).

С уцільними лініями на діаграмі вказаний зв'язок тиску з питомим об’ємом речовини при постійних температурах. Лінії, які проходять через область, обмежену пунктирною кривою, має три характерні ділянки. Якщо розглядати одну з ліній області високих тисків, то спочатку ріст тиску супроводжується невеликим збільшенням питомого об’єму речовини, яке володіє стискуванням і в цій області знаходиться в рідкому стані. При деякому тиску ізотерма різко зламується і має вигляд горизонтальної лінії. При постійному тиску відбувається непереривне збільшення об’єму рідини. В цій області рідина випаровується і переходить в парову фазу. Випаровування закінчується в точці другого зламу ізотерми, після якого зміна об’єму супроводжується майже пропорційним зменшенням тиску. В цій області всі речовини знаходяться в газовому стані( паровій фазі). Пунктирною лінією , яка з’єднує точки зламу ізотерм, обмежена область переходу рідини з рідкого в паровий стан або навпаки. Ця область відповідає умовам, при яких рідина знаходиться одночасно в двох станах рідкому і газовому. Пунктирна лінія , знаходиться вліво від точки С, називається кривою точок пароутворення. Координати точок даної лініях – тиск і температура, при яких починається кипіння речовин. Вправо від точки С лежить пунктирна лінія, називається кривою точок конденсації або точок роси. При розгляданні ізотерми, не перетинаючи двохфазної області видно, що властивості рідини змінюють безперервно і перехід рідини з рідкого стану в газоподібний або навпаки відбувається, оминаючи двохфазний стан.

На малюнку приведена діаграма стану етану, перебудована в координатах тиску – температура. Так як чиста речовина з одного фазового стану в інше переходить при постійному тиску, то криві точок випаровування і конденсації на цій діаграмі співпадають і закінчуються критичною точкою С. Отримана лінія межує області рідкого і парового стану рідини. В двохфазному стані речовина може знаходитись тільки при тиску і температурі, які відповідають координатам цієї лінії. Закономірності фазових переходів складніше, якщо рідина являє собою багатокомпонентну систему.