- •1.7 Фазовые состояния углеводородных систем и расчеты разгазирования нефти.
- •Константа фазового равновесия.
- •Уравнения фазовых концентраций.
- •Типовые задачи Типовая задача 1.21
- •Равновесные составы смеси нефти и газа при 0,3 мПа и 38 оС
- •Типовая задача 1.22
- •Молярные массы нефти и газа
- •Составы нефти и газа по ступеням сепарации
- •Типовая задача 1.23
- •Так как молярная масса получающегося газа равна
- •Составы конденсата и газа после компримирования при 0,5 мПа и охлаждении до 10оС
- •Задание для самостоятельной работы по теме 1.7 Задача 1.22
- •Исходные данные к задаче1.22
- •Нефтяные эмульсии
- •Типовые задачи Типовая задача 2.1
- •Типовая задача 2.2
- •Приложение к разделу 2
- •Плотность растворов неорганических солей
- •Типовая задача 2.3
- •Исходные данные к задаче 2.1
- •Исходные данные к задаче 2.2
- •Исходные данные к задаче 2.3
- •3.Сепарация
- •3.1 Выбор оптимального числа стутеней сепарации
- •Типовые задачи Типовая задача 3.1
- •Задания для домашней и самостоятельной работы по теме 3.1 Задача 3.1
- •3.2 Расчет сепараторов на пропукную способность.
- •3.2.1 Расчет вертикального гравитационного сепаратора
- •3.2.2 Расчет горизонтального гравитационного сепаратора по газу
- •Типовые задачи Типовая задача 3.2
- •Типовая задача 3.3
- •Типовая задача 3.4
- •Типовая задача 3.5
- •Задания для самостоятельной работы по теме 3.2 Задача 3.2
- •Задача 3.3
- •Задача 3.4
- •Задача 3.5
- •Задача 3.6
- •Исходные данные к разделу 3.2
Типовые задачи Типовая задача 1.21
Рассчитать равновесные составы нефти и газа в газожидкостной смеси, поступающей в сепаратор при давлении 0,3 МПа и температуре 38 0С, если известен состав пластовой нефти (молярные доли): азот – 0,001, метан – 0,3298, этан – 0,0345, пропан – 0,0702, изобутан – 0,019, бутан – 0,0467, изопентан – 0,0166, пентан – 0,0249, гексан + высшие – 0,083 и нелетучая часть – 0,3743.
Решение:
По таблицам из Приложения определить константы фазового равновесия при давлении 0,3 МПа и температуре 38 оС.
Для заданного состав смеси при известных константах фазового равновесия по уравнению (1.89) найти молярную долю NV газообразной фазы в смеси, а по уравнениям (1.86) и (1.87) рассчитать, соответственно, составы равновесных жидкости (NiV) и газа (NiL).
Для этого задаемся произвольными молярными долями газообразной фазы в смеси. Например, первое приближение NV = 0,5. Затем, используя данные о составе смеси, рассчитывают значение левой части уравнения (1.89). В результате вычислений, при молярных долях газообразной фазы в смеси NV = 0,5; 0,4 ;0,475; 0,47; 0,46; 0,465; 0,4655; 0,467; 0,466 получены соответственно следующие значения левой части уравнения 0,0;
-0,1074; 0, 2151; -0,0284; -0,0126; 0,0191; 0,0032; 0,0017; -0,0042; 0,000077.
Принимаем как окончательное значение NV = 0,466.
Так как исходный состав пластовой нефти, как правило, содержит погрешность, то при решении (1.89) вполне можно ограничиться приближением, при котором абсолютная величина значения правой части уравнения (1.89) отличается от нуля не более, чем на 0.003, что позволяет сократить объем вычислительной работы.
Результаты расчета равновесных составов газообразной и жидкой фаз по (1.86) и (1.87) представлены в таблице 1.18.
Расчет количества образовавшихся фаз показан в типовой задаче 1.23
Таблица1.18
Равновесные составы смеси нефти и газа при 0,3 мПа и 38 оС
Компо-ненты
|
Молярные составы нефти и газа при различных приближениях |
|||||
Nv = 0.465 |
Nv = 0.466 |
Nv = 0.467 |
||||
Nil |
Niv |
Nil |
Niv |
Nil |
Niv |
|
N2 |
8∙10-6 |
0,0021 |
8∙10-6 |
0,0021 |
8∙10-6 |
0,0021 |
CH4 |
0,011 |
0,6965 |
0,011 |
0,6952 |
0,0109 |
0,6937 |
C2H6 |
0,0052 |
0,0682 |
0,0052 |
0,0681 |
0,0052 |
0,068 |
C3H8 |
0,0296 |
0,1169 |
0,0296 |
0,1168 |
0,0295 |
0,1166 |
i-C4H10 |
0,0148 |
0,0238 |
0,0148 |
0,0238 |
0,0148 |
0,0238 |
C4H10 |
0,0431 |
0,0508 |
0,0431 |
0,0508 |
0,0431 |
0,0508 |
i-C5H12 |
0,0218 |
0,0107 |
0,0218 |
0,0107 |
0,0218 |
0,0107 |
C5H12 |
0,0343 |
0,0141 |
0,0343 |
0,0141 |
0,0344 |
0,0141 |
C6H14 |
0,1394 |
0,0181 |
0,1396 |
0,0181 |
0,1398 |
0,0182 |
C7H16+ |
0,6996 |
0 |
0,7009 |
0 |
0,7023 |
0 |
Итого |
0,9988 |
1,0013 |
1,0003 |
0,9997 |
1,0018 |
0,998 |
Таблица1.19
Пример оформления решения задачи на расчет фазового равновесия нефть-газ в EXCEL:
Компо- ненты |
Молярный состав пластовой нефти, Ni(L+V) |
Молекулярная масса компонентов, г/моль |
Константы равновесия при Р=0,6 МПа, t=20 ОС |
Молярный состав продуктов сепарации |
бор NV |
|
Нефть, NiL |
Газ, NiV |
|||||
СН4 |
0,2671 |
16 |
25 |
0,034706 |
0,867658 |
0,8329522 |
С2H6 |
0,0182 |
30 |
7 |
0,006731 |
0,047120 |
0,0403889 |
С3Н8 |
0,0375 |
44 |
1,4 |
0,033735 |
0,047229 |
0,0134941 |
i-C4H10 |
0,0152 |
58 |
0,56 |
0,017327 |
0,009703 |
-0,007624 |
n-C4H10 |
0,0352 |
58 |
0,38 |
0,042562 |
0,016173 |
-0,026389 |
i-C5H12 |
0,0183 |
72 |
0,16 |
0,023901 |
0,003824 |
-0,020077 |
n- C5H12 |
0,0262 |
72 |
0,12 |
0,034460 |
0,004135 |
-0,030326 |
C6H14 |
0,0729 |
86 |
0,04 |
0,099568 |
0,003982 |
-0,095586 |
C7+ ВЫСШИЕ |
0,5074 |
250 |
0 |
0,703744 |
0 |
-0,703745 |
|
|
|
|
0,996738 |
0,999827 |
0,0030892 |
|
Сумма = 1 |
|
|
|
|
NV = 0,279 |
|
|
|
|
|
|
NL = 0,721 |
Продолжение таблицы расчетов1.19
Молеку- лярная масса смеси, Мсм |
Число молей исходной смеси, nсм |
Число молей нефти, nн |
Число молей газа, nг |
Молеку-лярная масса нефти, Мн |
Молеку-лярная масса газа, Мг |
Количест- во нефти, Gн, т/сут |
Количест- во газа, Gг, т/сут |
Заданный расход смеси, т/сут |
4,27 |
|
|
|
0,55 |
13,88 |
|
|
|
0,54 |
|
|
|
0,20 |
1,41 |
|
|
|
1,65 |
|
|
|
1,48 |
2,08 |
|
|
|
0,88 |
|
|
|
1,00 |
0,56 |
|
|
|
2,04 |
|
|
|
2,47 |
0,94 |
|
|
|
1,32 |
|
|
|
1,72 |
0,27 |
|
|
|
1,87 |
|
|
|
2,48 |
0,29 |
|
|
|
6,26 |
|
|
|
8,56 |
0,34 |
|
|
|
126,85 |
|
|
|
175,93 |
0 |
|
|
|
145,71 |
823 |
594 |
229 |
194,43 |
19,8 |
115450,8 |
4549,2 |
120000 |