ЛР1_Чижова АВ_2ДМ52

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Ф едеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа природных ресурсов

Направление подготовки 18.03.01 «Химическая технология»

Профиль «Технология подготовки нефти и газа»

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

Название работы

Моделирование процесса двухступенчатой сепарации нефтегазовой смеси

Вариант

Вариант 21

По дисциплине

Технологические основы обустройства нефтегазовых месторождений

Студент

Группа	ФИО	Подпись	Дата
2ДМ52	Чижова Анастасия Васильевна		03.04.2026

Руководитель

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
Доцент	Фадеева С.В.	к.г.-м.н.		04.04.2026

Томск – 2026 г.

Цель работы

С помощью метода Case Study найти оптимальное давление первой ступени сепарации. Исследовать влияние давления первой ступени сепарации на выход и свойства нефти и газа.

Этапы работы

1. Моделирование технологической схемы двухступенчатой сепарации нефтегазовой смеси.

2. Поиск оптимального давления первой ступени сепарации методом расчетного исследования Case Study.

3. Анализ результатов и выявление преимуществ проведения процесса сепарации нефти при оптимальных условиях.

Исходные данные

Таблица 1 – Исходные данные для варианта №21

Состав смеси, % мольн.	Вариант
	21
СН4	21,44
С2H6	0,66
С3Н8	3,46
i-C4H10	1,80
n-C4H10	5,50
i-C5H12	2,94
n- C5H12	4,65
C6H14	-
C7+ ВЫСШИЕ (нелетучий остаток)	59,58
Молекулярная масса остатка	238
Плотность остатка, кг/м3	860
Расход сырья, т/сут	150
Условия сепарации:
Давление первой ступени, МПа	0,3
Температура первой ступени, оС	20
Давление второй ступени сепарации, МПа	0,102

Исходные данные, введенные в программу:

Сырая нефть, условия и состав:

При моделировании технологической схемы двухступенчатой сепарации нефти была получена технологическая схема (рисунок 1).

Рисунок 1 – Технологическая схема двухступенчатой сепарации в ПО UniSim Design R460.1

Результаты моделирования

1. Нефть и газ первой ступени сепарации: условия, количество (массовый расход, кг/ч) и состав (Oil и Gas).

2. Нефть и газ второй ступени сепарации: условия, количество (массовый расход, кг/ч) и состав (Oil2 и Gas2).

3. Отсепарированная нефть Oil2, свойства (плотность и ДНП):

4. Определение оптимального давления первой ступени сепарации

Рисунок 2 – Зависимость массового выхода газа и нефти от давления первой ступени сепарации

Рисунок 3 - Зависимость массового выхода сепарированной нефти и плотности газа от давления первой ступени сепарации

Оптимальное давление первой ступени сепарации наблюдается при максимальном выходе сепарированной нефти и минимальной плотности газа и составляет 600 кПа при заданной Т =25 ⁰ С.

Рисунок 4 - Зависимость плотности сепарированных нефти и газа от давления первой ступени сепарации

Плотность газа в области оптимального давления первой ступени сепарации имеет наименьшие значение при том, как плотность нефти наименьшее значение имеет при 500 кПа.

Рисунок 5 - Зависимость вязкости сепарированных нефти и газа от давления первой ступени сепарации

В области оптимального давления первой ступени сепарации наблюдается приближенная к минимальной вязкость нефти (при ее максимальном массовом расходе), а вязкость газа, наоборот, при этих условиях будет приближенна к максимальной.

Рисунок 6 - Зависимость вязкости и молекулярного веса газа от давления первой ступени сепарации

В области оптимального давления первой ступени сепарации вязкость газа принимает значение, приближенное к максимальному, а молекулярный вес – минимальное.

Рисунок 7 - Зависимость содержания метана и пропана в отсепарированном газе (смешанный поток) от давления первой ступени сепарации

Рисунок 8 – Зависимость массового выхода отсепарированного газа от давления и температуры первой ступени сепарации

Рисунок 9 – Зависимость плотности отсепарированного газа от давления и температуры первой ступени сепарации

Рисунок 10 – Зависимость массового расхода разгазированной нефти от давления и температуры первой ступени сепарации

5. Анализ влияния давления первой ступени сепарации на основные свойства разгазированной нефти и отсепарированного газа

Таблица 2 – Изменение свойств нефти и газа

Давление, кПа	Плотность газа, кг/м3	Плотность нефти, кг/м3	Вязкость газа, сП	Вязкость нефти, сП	Молек. масса газа, кг/кмоль	Молек. масса нефти, кг/кмоль	Температура точки росы газа по УВ, оС	ДНП нефти, кПа
300	2,736	838,5	1,104е-002	3,937	22,33	201,7	-	339,8
400	3,481	837,5	1,112е-002	3,818	21,25	199,2	-	449,3
500	4,211	836,8	1,118е-002	3,732	20,51	197,3	-	558,5
600	4,932	836,2	1,123е-002	3,662	19,97	195,7	-	667,4
700	5,649	835,7	1,127е-002	3,603	19,55	194,3	-	776,1
800	6,364	835,3	1,131е-002	3,551	19,23	193,1	-	884,7
900	7,079	834,9	1,134е-002	3,505	18,97	191,9	-	993,3
1000	7,794	834,5	1,136е-002	3,462	18,75	190,8	-	1102

Анализ свойств разгазированной нефти показал, что с ростом давления её плотность незначительно уменьшается, а вязкость - возрастает, что связано с изменением содержания растворённых лёгких компонентов. При этом молекулярная масса нефти в исследуемом диапазоне изменяется несущественно, однако в области оптимального давления (600 кПа) сохраняются наиболее благоприятные условия для получения товарной нефти. Для отсепарированного газа установлено, что при увеличении давления первой ступени изменяются его плотность, вязкость и молекулярная масса. В области оптимального давления плотность газа и молекулярная масса газа также являются одними из наименьших, что указывает на более высокую долю лёгких компонентов в составе газа.

6. Газовый фактор первой ступени сепарации при оптимальных условиях

Газовый фактор представляет собой объёмное содержание газа в единице массы (или объеме) нефти (ГФ = Qг / Qн), единица измерения - м3/т или м3/м3.

Определим объем газа, выделившегося на первой ступени сепарации, приведенный к стандартным условиям при оптимальном давлении первой ступени сепарации 0,6 МПа.

Определим объем отсепарированной нефти при оптимальном давлении первой ступени сепарации.

.

Определяем газовый фактор

ГФ = Qг / Qн = 209,7 /7,198 = 29,13 м³/м³.

Выводы:

1. Согласно рисункам 2-3, оптимальным давлением первой ступени сепарации можно считать 0,6 МПа, т.к. при данном давлении наблюдается максимальный выход нефти и наименьшая плотность отсепарированного газа.

2. Согласно рисунку 4, плотность газа в области оптимального давления первой ступени сепарации имеет наименьшие значение при том, как плотность нефти наименьшее значение имеет при 0,5 МПа.

3. Согласно рисунку 5, в области оптимального давления первой ступени сепарации наблюдается приближенная к минимальной вязкость нефти (при ее максимальном массовом расходе) – 0,4 МПа, а вязкость газа, наоборот, при этих условиях будет приближенна к максимальной – 0,5 МПа.

4. Согласно рисунку 6, в области оптимального давления первой ступени сепарации вязкость газа принимает к максимальному (0,5 МПа) значение, а молекулярный вес – минимальное.

5. Согласно рисунку 7, в области оптимального давления первой ступени сепарации в составе отсепарированного газа наблюдается максимальное содержание метана и минимальное содержание пропана.

6. На рисунка 8-10 исследовано влияние давления и температуры первой ступени сепарации на массовый расход отсепарированных нефти и газа, а также на плотность газа.

7. Проведен анализ влияния давления первой ступени сепарации на основные свойства разгазированной нефти и отсепарированного газа, результаты сведены в таблицу 2.

8. Определен газовый фактор первой ступени сепарации при оптимальном давлении: ГФ = 29,13 м3/м3.