Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению практических и курсовых работ в моделирующей программе HYSYS по дисциплинам «Технологические основы обустройства нефтегазовых месторождений» и «Сбор и подготовка продукции нефтяных и газовых скважин»

Л.В. Шишмина, О.В. Носова

2014

Содержание

• Создание нового набора единиц измерения
• Начинаем моделирование
• Создание пакета свойств
• Приложение


Создание нового набора единиц измерения

Первый шаг в создании модели технологической схемы - выбор единиц измерения. ХАЙСИС не позволяет изменять ни один из трех основных наборов единиц измерения, которые всегда имеются в системе: SI, EuroSI и Британская система единиц (Field). Однако, Вы можете создать новый набор единиц на основе уже имеющихся. В данном примере мы создадим новый набор единиц измерения.

Из меню Инструменты выберите пункт Настройки. Откройте в этом окне закладку Переменные, щелкнув по ней мышкой, а затем выберите страницу Единицы.

Выберите мышкой строчку SI из списка Имеющихся наборов единиц, чтобы сделать ее активной. По умолчанию для давления установлена единица измерения кПа. Для удобства поменяем ее на МПа.

Нажмите кнопку Скопир. Появится и станет активным новый набор единиц измерения названный NewUser в списке Имеющихся наборов единиц. Если хотите, Вы можете ввести новое название для этого набора в поле Имя набора. Теперь вы можете изменять единицы измерения для любой переменной из созданного Вами набора.

Переместитесь в поле Давление путем нажатия мышкой на кПа.

Откройте выпадающий список в поле редактирования, расположенном сверху, путем нажатия на кнопку или нажав <F2>, а затем <v> на клавиатуре.

В списке выберите мышкой МПа, или прокрутите список с помощью клавиши <v>, а затем выберите МПа при помощи <Enter>.

Итак, Вы закончили создание нового набора единиц. Нажмите на кнопку закрытия окна. Имейте в виду, что все команды, соответствующие кнопкам панели инструментов также доступны из меню главного окна.

Начинаем моделирование

Для начала расчета новой технологической схемы выполните одно из двух предлагаемых действий:

Выберите New (Новый) > Case (Задача) из меню File (Файл).

Следующим шагом станет создание пакета свойств. Этот пакет минимально должен содержать перечень компонентов и методы расчета (к примеру, уравнения состояния), которые будут использованы ХАЙСИС при расчете материальных потоков. В зависимости от того, что требуется для каждой конкретной технологической схемы, пакет свойств может содержать и другую информацию, такую как реакции и параметры бинарного взаимодействия компонент.

Выбор компонентов.

Откройте закладку Component Lists (Компоненты) в специализированном окне Proporties (Пакет свойств) путем нажатия кнопки Add.

Существует множество способов выбора компонентов для Вашей задачи. Первый из них- использование возможности поиска по шаблону. Имейте в виду, что каждое вещество (компонент) встречается в общем списке три раза:

Способ поиска	Описание
По условному названию	Указывается общепринятое название вещества (тривиальное название)
По полому названию или синониму	Указывается систематическое номенклатурное название (IUPAC) или синонимы для групп веществ
По формуле	Указывается химическая формула вещества. Это полезно, когда Вы не уверены, что знаете точное название вещества (записанное в библиотеке), но уверены в его формуле.

Сверху от соответствующих столбцов в таблице веществ находятся селективные кнопки выбора способа поиска. После того, как вы выберете одну из этих кнопок, ХАЙСИС выделит в таблице вещество, которое больше всего соответствует шаблону, введенному в поле ввода Search for (Шаблон).

К примеру, мы будем использовать в качестве компонентов вещества: N2, СО2, С1, С2, СЗ, i-C4 и n-С4. Добавим к модели компонент азот, используя шаблон: нефтяной газ сепарация конденсат

Убедитесь в том, что нажата селективная кнопка Full Name/Synonym (Полное имя / Синоним).

Перейдите в поле ввода Search for щелкнув по нему мышкой.

Наберите на клавиатуре «n2». ХАЙСИС по ходу Вашего набора будет отфильтровывать вещества в соответствии с набираемыми символами.

Теперь, поскольку ХАЙСИС выделил для Вас в списке компонент Nitrogen (азот), добавьте его в Список выбранных компонент одним из трех способов:

Нажав на клавишу <Enter>.

Щелкнув мышкой по кнопке <- Add (Добавить).

Дважды щелкнув на строчке Nitrogen (в этом случае необязательно заранее выделять строчку с этим компонентом).

Кроме рассмотренного нами метода выбора компонент по шаблону, Вы можете использовать кнопку Filter (Фильтр) ... для выделения из всего списка только веществ, принадлежащих определенным классам соединений.

Для добавления оставшихся компонентов - с С1 до n-С4 в строке Filter из выпадающего списка выбираем Hydrocarbons (Углеводороды). Быстрее всего добавить группу углеводородов, последовательно идущих в списке имеющихся библиотечных компонентов, в список выбранных компонентов можно таким образом:

Щелкните мышкой на первом компоненте (в нашем случае это С1).

Сделайте одно из перечисленных ниже действий:

Нажмите и удерживайте нажатой клавишу <Shift>, а затем щелкните на последнем в выбранной последовательности компоненте (в нашем случае это n-С4). Программа выделит Вам все компоненты с С1 по n-С4. Отпустите клавишу <Shift>.

Нажмите и удерживайте клавишу мыши, указав на С1, затем двигайте мышь вниз до n-С4, а затем отпустите клавишу мыши. Компоненты с С1 по n-С4 будут выделены.

Если необходимо добавить к выделению несколько других компонентов, используйте клавишу <Ctrl>.

Нажмите кнопку <-Add (Добавить). Выделенные компоненты из списка имеющихся библиотечных компонент будут добавлены в список выбранных компонент.

Ошибочно добавленный компонент можно убрать из этого списка, выделив его, а затем нажав на кнопку Удалить компонент или нажав кнопку <Remove>.

Просмотр свойств компонент.

Для того чтобы просмотреть свойства одного компонента (или нескольких компонентов), в списке выбранных компонентов нажмите на этот компонент двойным щелчком мышки. ХАЙСИС откроет специализированное окно для выделенного компонента. Например:

Данное специализированное окно обеспечивает Вам возможность только лишь просмотреть информацию о выбранном компоненте. Вы не можете изменять свойства данного библиотечного компонента; однако, ХАЙСИС дает Вам возможность создать на основе библиотечного компонента так называемый «гипотетический» компонент, свойства которого Вы можете менять по Вашему усмотрению.

Cоздание гипотетического компонента.

Рассмотрим пример создания гипотетического компонента- нелетучего остатка (С6+), имеющего молярную массу 240 и плотность 900 кг/м3.

Для начала в поле Select тип Pure component заменим на Hypothetical (Гипотетический).

Задаем метод расчета Create and Edit Hypos

После того, как добавлена новая гипотетическая группа, ХАЙСИС автоматически вызывает окно Гипотетические компоненты, в котором задаются компоненты и их свойства. Класс компонента - по умолчанию ХАЙСИС полагает, что веденный компонент является углеводородом.

Теперь нужно задать этот гипотетический компонент нажатием кнопки New Hypo вызываем окно гипотетического компонента.

Установите курсор в поле Name этого компонента и введите новое имя (например С6+ высшие).

В поле Molecular Weight (Молекулярная Масса введите 240

В поле Liquid Density (Плотность Жидкости) введите 900

Нажмите кнопку Estimate Unknown (Расчет неизвестных свойств) и ХАЙСИС рассчитает оставшиеся свойства компонента.

В специализированном окне гипотетического компонента можно просмотреть его свойства. Дважды щелкните по имени компонента, в данном случае С6+ высшие, и окажитесь в специализированном окне.

Закройте это окно и вернитесь в окно Гипотетические компоненты.

В рамке Component Lists (Компоненты) выбираем имя созданного компонента и нажимаем кнопку Add.

Создание пакета свойств

Теперь необходимо выбрать термодинамический пакет для построения модели.

В поле All items переходим на закладку Fluid Packeges (Пакет свойств)

Нажмите кнопку Add (Добавить) и откроется специализированное окно позволяющее выбрать Термодинамический пакет.

В групповой рамке Property Package Selection (Выбор базового термодинамического пакета) выделена строка <none>. В нашем случае мы будем использовать пакет Peng Robinson. Существует ряд способов задания желаемого базового термодинамического пакета.

Выполните следующие операции:

Или используйте клавиши <v>, <^>для того, чтобы прокрутить список доступных Вам термодинамических пакетов, пока Вы не выделите пакет Peng Robinson.

Или используйте вертикальную полосу прокрутки для того, чтобы прокрутить список вниз до тех пор, пока не станет видна строка Peng Robinson, затем нажмите на эту строку мышкой.



Обратите внимание, что индикатор выбранного Термодинамического пакета внизу специализированного окна теперь содержит «Peng Robinson» - это название текущего выбранного термодинамического пакета для нашего пакета свойств.

Обратите внимание, что в списке Fluid Packeges (Текущие пакеты свойств) теперь присутствует определенный нами новый пакет свойств, названный Basis-1(Базис-1).

Теперь, поскольку базисный пакет свойств определен, вы можете начать задавать потоки и операции в расчетной среде ХАЙСИС.

Для того чтобы выйти из Диспетчера базиса и войти в расчетную средуy необходимо нажать кнопку

Расчетная среда

Советуем Вам обратить внимание на некоторые детали, связанные с работой в расчетной среде. В правом верхнем углу главного окна параметр Среда поменял свое значение с Базис на Задача (Главн.). Стало доступным множество новых кнопок на панели инструментов и новых пунктов в главном меню, а перед Вами находятся графический экран технологической схемы и так называемая Palette «Касса объектов».

Вы можете включать и выключать режим отображения на экране Кассы объектов, нажимая на клавишу <F4>.

Сохранение задачи.

Прежде чем начать добавление к модели потоков и технологических операций, мы советуем Вам запомнить задачу.

Для того, чтобы осуществить эту операцию, необходимо осуществить одно из следующих действий (на Ваш выбор):

Нажать кнопку Save (Сохранить задачу) на панели инструментов.

Выбрать пункт Save as (Запомнить) из меню Fail (Файл).

Нажать <Ctrl><S>.

Поскольку Вы впервые сохраняете Ваш проект, на экране появится окно Записать под именем....

Если Вам необходимо открыть записанный ранее файл с задачей, Вам нужно нажать на кнопку Открыть задачу или выбрать пункт Open Case (Открыть) из меню Fail (Файл).

Задание первичного сепаратора.

Первичный сепаратор разделяет двухфазный поток на жидкую и газообразную составляющие. Нам необходимо перейти окну Операции.

Для того, чтобы задать сепаратор необходимо:

Нажать на клавишу <F12>.

Щелкните мышкой по селективной кнопке Vessels (Емкости) в групповой рамке Categories .

Выберите Separator (Сепаратор) в списке Модульных операций.

Щелкните по кнопке Add (Добавить). Возникнет специализированное окно для Сепаратора, причем будет активно окно Connection (Соединение) на вкладке Design (Данных)

Измените в поле ввода Имя наименование аппарата с заданного по умолчанию (Е-100) на Сепаратор, затем нажмите <Enter>.

Перейдите в список Inlets (Питания), щелкнув по ячейке Stream <Поток>, или `нажав сочетание клавиш <Alt><D>.

В поле редактирования вверху окна наберите название входного потока Grude oil (Сырье), затем нажмите <Enter>.

Перейдите в ячейку Паровой продукт одним из следующих способов:

Щелкните мышкой по ячейке

Нажмите сочетание клавиш <Alt><V>.

Создайте поток для парового продукта сепаратора, набрав на клавиатуре Газ и нажав <Enter>.

Аналогично создайте поток для жидкого продукта сепаратора, набрав на клавиатуре Нефть сепаратора и нажав <Enter>.

Кроме того, можно присоединить Энерг. поток, охлаждающий или нагревающий содержимое сепаратора.

Моделирование процесса одноступенчатой сепарации.

Для того чтобы, смоделировать процесс одноступенчатой сепарации, необходимо знать состав входного потока, его температуру, давление и расход. Для этого в списке Inlets (Питание) щелкните дважды мышкой по ячейке Grude oil (Сырье).

Из Worksheet (Рабочей таблицы) выбираем страницу Composition (Состав), нажимаем Edit (Правка ).

Заносим состав, переходя от компонента к компоненту при помощи <v>.

Нажимаем Normаlize <Нормализовать>, <ОК>

Из Рабочей таблицы выбираем страницу Condition (Условия), и заносим температуру потока (5-30оС), давление (0,8 МПа) и расход, перемещаясь по полю при помощи <v>.

Давление на выходе из сепаратора составляет 0,15 МПа. Задать его можно двумя способами:

Разницу давлений на входе в сепаратор и на выходе из него условно отнести на гидравлические потери в аппарате. Для этого необходимо вернуться к окну Сепаратор и перейти на страницу Parameters (Параметры). Установленное по умолчанию значение гидравлического сопротивления заменить на значение ?Р=0,8-0,15=0,65 МПа.

Задать одному из выходящих (продуктовых) потоков давление сепарации.(0,15 МПа). Мы воспользуемся 1 способом.

Перейдите на страницу Условия закладки Рабочая таблица для того, чтобы посмотреть результаты расчета процесса сепарации.

Моделирование процесса трехступенчатой сепарации.

Для того чтобы, смоделировать процесс трехступенчатой сепарации, необходимо знать состав входного потока, его температуру, давление и расход. В нашем случае свойства входного потока будут такими же как свойства входного потока при одноступенчатой сепарации.

Войти во вновь заданный сепаратор и дать имя входного потока (отличное от предыдущего).

Войти в поток двойным нажатием мыши и

(Скопировать свойства потока) Crude oil

Рассчитать первую ступень сепарации уже известным способом.

Вторую и третью ступени сепарации рассчитать с учетом того, что, входным потоком для второго сепаратора будет являться продуктовый поток (нефть) после первой ступени сепарации, а входным потоком для третьего сепаратора будет являться продуктовый поток (нефть) после второй ступени сепарации. Необходимо помнить, что давление на выходе с третьей ступени сепаратора составляет 0,15МПа. Поэтому снижение давления происходит на каждой из ступеней сепарации. Гидравлическое сопротивление аппарата принять равным 0,2-0,4 МПа.

Продуктовые потоки (Газ1, Газ 2, Газ 3) необходимо собрать в один с помощью операции (Mixer) Смеситель, который выбираем из Palette «Кассы объектов». Эти потоки являются входящими для смесителя.

Полученная схема трехступенчатой сепарации представлена ниже.

Исходные данные к задаче

Состав смеси, % мольн.	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
СН4	32,55	24,42	17,26	27,37	27,45	36,01	38,30	39,58	50,35	17,26
С2H6	0,38	1,22	3,24	2,36	3,89	0,30	9,61	0,27	13,20	3,24
С3Н8	0,72	2,67	6,82	5,00	8,01	0,32	7,99	0,22	7,29	6,82
i-C4H10	1,16	1,68	1,36	2,01	1,78	0,64	0,86	0,62	1,35	1,36
n-C4H10	0,82	3,56	4,17	3,86	5,70	0,12	3,94	0,13	3,36	4,17
i-C5H12	1,29	1,96	1,65	1,98	2,09	0,22	1,27	0,27	1,22	1,65
n- C5H12	0,53	2,65	2,58	2,38	3,53	0,06	2,48	0,08	1,78	2,58
C6H14	3,47	5,22	4,42	5,27	5,66	1,56	3,20	0,76	2,48	4,42
C7+ ВЫСШИЕ (нелетучий остаток)	59,08	56,62	58,50	49,77	41,89	60,77	32,35	58,07	18,97	58,50
Молекулярная масса остатка	264	206	249	240	210	284	264	314	215	250
Плотн. остатка	860	865	870	875	880	885	890	860	865	870
Расход сырья, т/сут	5200	6500	5980	8000	6000	7600	6800	8400	10000	9200
Условия сепарации:
давление, МПа	0,3	0,2	0,4	0,6	0,7	0,5	0,4	0,5	0,6	0,7
температ., оС	30	20	10	20	25	30	20	10	15	35
Состав смеси, % мольн.	Варианты
	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
СН4	21,43	12,71	21,43	26,7	27,4	26,2	34	39,6	33,5	12,98
С2H6	0,66	3,35	0,66	1,5	2,36	2,17	0,84	0,3	8,2	3,35
С3Н8	3,46	8,48	3,46	1,9	5,99	5,3	2,53	0,2	10,6	8,48
i-C4H10	1,80	2,24	1,8	1,6	2,01	1,6	1,41	0,6	2,1	2,24
n-C4H10	5,50	6,39	5,5	1,9	3,88	4,2	2,56	0,6	6,8	6,39
i-C5H12	2,94	2,33	2,94	5,1	7,23	6,5	6,12	1,0	7,0	2,33
n- C5H12	4,65	3,69	4,65	4,9	7,68	7,4	5,72	4,1	6,3	3,69
C6H14	-	0,27	-	-	-	-	-	-	-	-
C7+ ВЫСШИЕ (нелетучий остаток)	59,55	60,54	59,56	56,4	43,45	46,63	46,82	53,6	25,5	60,54
Молекулярная масса остатка	223,6	222,6	223,6	240	235	175	275	220	180	222,6
Плотн. остатка	860	865	870	875	880	885	890	860	865	870
Расход сырья, т/сут	2600	10000	5450	20000	1500	4000	1000	10000	5500	6300
Условия сепарации:
давление, МПа	0,1	0,1	0,1	0,6	0,4	0,9	0,5	0,5	0,6	0,1
температ., оС	40	20	10	20	10	0	25	25	35	40
Состав смеси, % мольн.	Варианты
	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
СН4	21,44	28,72	33,14	34,45	28,37	28,48	24,75	26,8	34,49	36,32
С2H6	0,66	2,72	0,38	0,84	2,36	3,89	1,22	1,71	8,24	0,3
С3Н8	3,46	6,37	0,72	2,08	5,0	8,21	2,67	5,33	10,57	0,32
i-C4H10	1,80	1,65	1,16	1,41	2,01	1,78	1,68	1,55	2,12	0,64
n-C4H10	5,50	4,9	0,82	2,56	3,88	5,7	3,56	4,15	6,77	0,12
i-C5H12	2,94	1,84	1,29	1,72	1,98	2,09	1,96	1,73	1,9	0,22
n- C5H12	4,65	2,83	0,53	1,78	2,38	3,53	2,65	2,46	2,94	0,06
C6H14	-	8,42	3,47	4,4	5,27	5,66	5,22	4,74	4,13	1,56
C7+ ВЫСШИЕ (нелетучий остаток)	59,58	42,56	58,49	50,76	48,75	40,66	56,29	51,53	28,84	60,46
Молекулярная масса остатка	238	238	264	270	239	210	206	229	187	284
Плотн. остатка	860	865	870	875	880	885	890	860	865	870
Расход сырья, т/сут	150	140	90	100	120	180	200	160	190	110
Условия сепарации:
давление, МПа	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,3	0,4	0,5	0,55
температ., оС	20	15	15	10	10	25	5	15	5	20

Рекомендуемая форма предоставления отчета

1. Схемы 1 и 3-х ступенчатой сепарации



2. Таблица с результатами

Рекомендуемая форма таблицы

	Сырье	1 ступенчатая сепарация	3 -х ступенчатая сепарация
		Газ	Нефть	Газ общий	Нефть 3
Расход, []	731.7 кг*моль/час	240 кг*моль/час	491.7 кг*моль/час	210.7 кг*моль/час	521 кг*моль/час
Свойства:
Плотность	-	3,762 кг/м3	826,1кг/м3	1,004 кг/м3	829,6 кг/м3
Вязкость	-	1.147e-002 спуаз	3.295 спуаз	1,118е-002 спуаз	3,627 спуаз
Молярная масса	148,1	24,08	192,1	25,84	197,5
ДНП	811 кПа	-	93,08 кПа	-	52,92 кПа
Точка росы	-	33,54 С	-	24,28 С	-
Состав:	Доли ед.	Доли ед.	Доли ед.	Доли ед.	Доли ед.
СН4	0,2143	0,7821	0,0126
С2H6	0,0066	0,0206	0,0016
С3Н8	0,0346	0,0759	0,0199
i-C4H10	0,0180	0,0246	0,0157
n-C4H10	0,0550	0,0605	0,0530
i-C5H12	0,0294	0,0161	0,0341
n- C5H12	0,0465	0,0201	0,0559
C6H14	0,0000	0,0000	0,8072
C7+ ВЫСШИЕ	0.5956	0,0000	0,0000

3. Анализ полученных результатов.

В выводах по работе ответить на вопрос:

Как увеличение количества ступеней сепарации повлияло на расход отсепарированной нефти и газа?

Почему произошло увеличение расхода целевого продукта?

Как это повлияло на свойства продуктов сепарации? Результаты связать с составом.



Приложение

Оформление отчетов.

Для того чтобы, создать и сохранить отчет необходимо в строке меню на закладке Номе выбрать Отчеты. В открывшемся окне нажать и появится окно генератора отчетов. В окне генератора отчетов, вместо заданного по умолчанию Имя отчета - Report 1 - задаем имя своего отчета, затем (Добавить блок). В окне выбора блока в Фильтре, отметьте Stream (Потоки), свойства которых необходимо оценить, нажмите Add (Добавить).

Во вновь открывшемся генераторе отчетов отметьте Текст в файл, снимите флажок Delimited (С разделителем). Для просмотра нажмите Preview, для оформления Print (Печать). После нажатия этой кнопки откроется окно для сохранения файла в формате *.txt. После сохранения в файле можно производить необходимое редактирование в соответствии с поставленной задачей.

Характеристика ПНГ как газового топлива

Проблема использования попутного нефтяного газа (ПНГ) стоит перед всеми нефтяными компаниями. Использование газа в энергетике позволяет улучшить экологическую ситуацию, а также решить проблему тепло-энергоснабжения нефтяных компаний. При постоянно растущих тарифах на электроэнергию и их доли в себестоимости продукции, использование ПНГ для выработки электроэнергии можно считать экономически вполне оправданным. Учитывая высокую энергозатратность нефтедобычи, во всём мире существует практика использования ПНГ для выработки электроэнергии для промысловых нужд. Использование попутного нефтяного газа в газопоршневых электростанциях (ГПЭС) широко применяется всеми ведущими мировыми компаниями [2].

Стремление недропользователей применять ПНГ в качестве топлива для своих энергетических объектов привело к тому, что на российский рынок хлынул поток газовых силовых установок различных конструкций. Необходимо отметить, что среди такого оборудования, предлагаемого для сжигания нефтяного газа, декларированные параметры последнего зачастую ближе к характеристикам природного газа, нежели попутного.

Специалистам известно, что попутный газ нефтяной не является стандартизованным сырьем и всегда имеет индивидуальные характеристики на каждом отдельном месторождении, которые также не являются постоянными и меняются в процессе эксплуатации ввиду воздействия множества причин (изменение технологического режима, изменение пластового давления, изменение газового фактора и свойств добываемой скважинной жидкости, подключение новых скважин и др.).

Поэтому попутный нефтяной газ (ПНГ) требует качественной подготовки и доведения его состава до состава топливного газа (ТГ), приемлемого для использования в качестве топлива на ГТУ и ГПЭС без снижения ресурса, удельной мощности и коэффициента полезного действия оборудования.

Большинство газопоршневых двигателей предназначено для сжигания газа с метановым не ниже 30. При разогреве газовой смеси в камере сгорания до температуры воспламенения под действием ударной волны, возникающей при возгорании, происходит детонация. Она сопровождается резким повышением давления и кратковременным выделением значительного количества тепла, что приводит к преждевременному выходу двигателя из строя.

Газопоршневые генераторные установки Waukesha, Caterpillar, Jenbacher, Cummins.

Большинство газопоршневых двигателей предназначено для сжигания газа с метановым не ниже 30. При разогреве газовой смеси в камере сгорания до температуры воспламенения под действием ударной волны, возникающей при возгорании, происходит детонация. Она сопровождается резким повышением давления и кратковременным выделением значительного количества тепла, что приводит к преждевременному выходу двигателя из строя.

Расчет метанового числа газового топлива.

Метановое число -- показатель, характеризующий детонационную стойкость газообразного топлива. Метановое число аналогично октановому числу для бензина, и равно процентному отношению метана в метано-водородной смеси, которая имеет такую же детонационную стойкость в тестовом двигателе, как и испытуемый газ. Например, если природный газ имеет метановое число 90, это означает, что он имеет такую же детонационную стойкость, как и смесь из 90% метана и 10% водорода. Метановое число 100 соответствует метану (детонационно стойкий). Метановое число 0 соответствует водороду (нестойкий).

На Рис. 1 показано метановое число для различных газов, используемых в качестве топлива для газопоршневых двигателей.

Рис.1. Метановое число некоторых газов

Задачей подготовки газа, в исходном виде представляющего собой многокомпонентную смесь, является снижение концентрации тяжелых углеводородов и воды в конечном продукте до необходимого минимума.

Для практических целей значение метанового числа можно вычислить с помощью следующих корреляционных зависимостей, предложенных Американским исследовательским институтом газа (American Gas Research Institute):

MON = 137,78 MCH4 + 29,948 MC2H6 - 18,193 MC3H8 - 167,062 MC4+ + 181,233 MCO2 + 26,994 MN; (1)

MI = 1,624 MON -119,1 (2)

где:

MON - октановое число газа;

MI - метановое число (индекс);

MCH4 - мольный объем метана;

MC2H6 - мольный объем этана;

MC3H8 - мольный объем пропана;

MC4+ - суммарный мольный объем «тяжелых» фракций от С4 и выше;

MCO2 - мольный объем углекислого газа;

MN - мольный объем азота.

Анализ выражений (1) и (2) показывает, что наиболее «весомое» влияние на значение метанового числа газа оказывает наличие в нем «тяжелых» компонентов - от бутана и выше.

Исследование влияния условий сепарации нефти от газа на метановое число нефтяного газа.

Исследование влияния условий 1 ступени сепарации на изменения свойств газа (метанового числа) осуществляется при помощи операции Электронная таблица (Spreadsheet).

В программе HYSYS имеется внутренняя электронная таблица, которая позволяет брать из схемы значения определенных параметров. Проводить над ними математические вычисления, а затем возвращать результаты расчетов обратно в схему.

Чтобы создать электронную таблицу для нашей схемы и открыть ее специализированное окно, дважды щелкните мышью по кнопке Электронная таблица (Spreadsheet)

в Кассе объектов (Palette).

На закладке Соединения (Connections) измените название электронной таблицы на название Метановый индекс. Метановое число газовой смеси будет рассчитано путем импорта данных о составе потока из схемы, с последующим умножением мольной доли каждого компонета на его корреляционный коэффициент.

Чтобы начать импорт переменных из схемы:

Щелкните по кнопке Добавить (Add Import) в групповой рамке Импортируемые переменные, на экране появится окно Выбрать импорт для поля (Select Import for cell).

Выберите соответствующий поток в списках Объект (Object), Переменную (Variable) и Уточнение (Variable Specifics). В нашем случае это мольная доля метана в потоке Gaz.

Щелкните мышью по кнопке OK.

Добавьте остальные компоненты, участвующие в расчетах таким же образом.

Имейте в виду, что в составе потока имеются компоненты не участвующие в расчетах (негорючие компоненты).

Обратите внимание, что по умолчанию в колонке Ячейка (Cell) таблицы Импортируемые переменные для всех перечисленных в ней переменных заданы соответствующие этим переменным адреса ячеек электронной таблицы А1-А9.

Перейдите на закладку Электронная таблица (Spreadsheet).

Работа с электронными таблицами HYSYS в принципе похожа на работу других электронных таблиц (Excel и др.). Вводятся данные и формулы в ячейки таблицы и в соответствующих ячейках получается результат расчета.

Измениив адреса ячеек можно ввести заголовки столбцов и строк таблицы. Переходить от ячейки к ячейки можно при помощи мыши, или нажимая на клавиши со стрелками на клавиатуре.

Введите значения корреляционных коэффициентов компонентов в соответствующий столбец.

Введите формулы для расчета. Ввод формулы в электронных таблицах HYSYS начинается со знака плюс. Введите с клавиатуры «+ А1*C1», затем подтвердите ввод нажатbем <Enter> (или <v>,чтобы автоматически перейти на строку ниже), чтобы умножить мольную долю метана на его корреляционный коэффициент.

Повторите предыдущие шаги, задавая аналогичные формулы для вычисления метанового индекса.

В итоговой ячейке введите формулу (2). В результате в соответствующей ячейке мы получаем значение метанового индекса газа 52. Теперь, какие бы поправки мы не вносили в схему, в случае изменения состава потока Gaz, значения в соответствующих ячейках электронной таблицы будут скорректированы, а значения метанового индекса будет рассчитано заново.

Моделирование процесса сепарации.

Меняя давление сепарации в диапазоне от 0,4 до 0,8 МПа и задаваясь температурой потока от 10 до 25 с шагом 5 при каждом значении давления, рассчитали метановое число и вносили в таблицу Excel (табл.1).

Таблица 1. Зависимость метанового числа MN от давления и температуры.

P	0,4 МПа	0,5 МПа	0,6 МПа
T	10	15	20	25	10	15	20	25	10	15	20	25
MN
	0,7 МПа	0,8 МПа
P	10	15	20	25	10	15	20	25
MN

Cтроим графики зависимости MN = f(P,Т).

Пример построения графиков зависимости MN = f(P,Т).



По результатам работы сделать выводы о наиболее подходящих условиях сепарации для получения газа, соответствующего требованиям к газу как топливу.

Трехфазный сепаратор.

Одним из механических способов разрушения эмульсий является отстаивание. Отстаивание может быть осуществлено в трехфазном сепараторе, который служит для разделения потока на нефть, газ и воду.

Смоделировав процесс трехфазной сепарации, проследить, как влияет на качество сепарации:

Давление (1 МПа; 0,8 МПа; 0,6 МПа; 0,4 МПа; 0,2 МПа);

Температура (5 оС; 15 оС; 25 оС; 35 оС)

Влияние температуры при минимальном давлении

Влияние давления при максимальной температуре

Влияние температуры при максимальном давлении

Влияние давления при минимальной температуре

Изменение состава при максимальной температуре и минимальном давлении.

Изменение состава при минимальной температуре и максимальном давлении.

Изменение состава при максимальной температуре и максимальном давлении.

Изменение состава при минимальной температуре и минимальном давлении.

О качестве сепарации можно судить:

по количеству тяжелых компонентов в газовом потоке;

по количеству легких компонентов в нефтяном потоке;

по количеству воды оставшейся в нефти после сепарации.

Исходные данные к задаче

Состав смеси, % мольн.	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
СН4	32,55	24,42	17,26	27,37	27,45	36,01	38,30	39,58	50,35	17,26
С2H6	0,38	1,22	3,24	2,36	3,89	0,30	9,61	0,27	13,20	3,24
С3Н8	0,72	2,67	6,82	5,00	8,01	0,32	7,99	0,22	7,29	6,82
i-C4H10	1,16	1,68	1,36	2,01	1,78	0,64	0,86	0,62	1,35	1,36
n-C4H10	0,82	3,56	4,17	3,86	5,70	0,12	3,94	0,13	3,36	4,17
i-C5H12	1,29	1,96	1,65	1,98	2,09	0,22	1,27	0,27	1,22	1,65
n- C5H12	0,53	2,65	2,58	2,38	3,53	0,06	2,48	0,08	1,78	2,58
C6H14	3,47	5,22	4,42	5,27	5,66	1,56	3,20	0,76	2,48	4,42
C7+ ВЫСШИЕ (нелетучий остаток)	59,08	56,62	58,50	49,77	41,89	60,77	32,35	58,07	18,97	58,50
Молекулярная масса остатка	264	206	249	240	210	284	264	314	215	250
Плотн. остатка	860	865	870	875	880	885	890	860	865	870
Расход сырья, т/сут	5200	6500	5980	8000	6000	7600	6800	8400	10000	9200
Условия сепарации:
давление, МПа
температ., оС
Состав смеси, % мольн.	Варианты
	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
СН4	21,43	12,71	21,43	26,7	27,4	26,2	34	39,6	33,5	12,98
С2H6	0,66	3,35	0,66	1,5	2,36	2,17	0,84	0,3	8,2	3,35
С3Н8	3,46	8,48	3,46	1,9	5,99	5,3	2,53	0,2	10,6	8,48
i-C4H10	1,80	2,24	1,8	1,6	2,01	1,6	1,41	0,6	2,1	2,24
n-C4H10	5,50	6,39	5,5	1,9	3,88	4,2	2,56	0,6	6,8	6,39
i-C5H12	2,94	2,33	2,94	5,1	7,23	6,5	6,12	1,0	7,0	2,33
n- C5H12	4,65	3,69	4,65	4,9	7,68	7,4	5,72	4,1	6,3	3,69
C6H14	-	0,27	-	-	-	-	-	-	-	-
C7+ ВЫСШИЕ (нелетучий остаток)	59,55	60,54	59,56	56,4	43,45	46,63	46,82	53,6	25,5	60,54
Молекулярная масса остатка	223,6	222,6	223,6	240	235	175	275	220	180	222,6
Плотн. остатка	860	865	870	875	880	885	890	860	865	870
Расход сырья, т/сут	2600	10000	5450	20000	1500	4000	1000	10000	5500	6300
Условия сепарации:
давление, МПа
температ., оС

Состав смеси, % мольн.	Варианты
	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
СН4	21,44	28,72	33,14	34,45	28,37	28,48	24,75	26,8	34,49	36,32
С2H6	0,66	2,72	0,38	0,84	2,36	3,89	1,22	1,71	8,24	0,3
С3Н8	3,46	6,37	0,72	2,08	5,0	8,21	2,67	5,33	10,57	0,32
i-C4H10	1,80	1,65	1,16	1,41	2,01	1,78	1,68	1,55	2,12	0,64
n-C4H10	5,50	4,9	0,82	2,56	3,88	5,7	3,56	4,15	6,77	0,12
i-C5H12	2,94	1,84	1,29	1,72	1,98	2,09	1,96	1,73	1,9	0,22
n- C5H12	4,65	2,83	0,53	1,78	2,38	3,53	2,65	2,46	2,94	0,06
C6H14	-	8,42	3,47	4,4	5,27	5,66	5,22	4,74	4,13	1,56
C7+ ВЫСШИЕ (нелетучий остаток)	59,58	42,56	58,49	50,76	48,75	40,66	56,29	51,53	28,84	60,46
Молекулярная масса остатка	238	238	264	270	239	210	206	229	187	284
Плотн. остатка	860	865	870	875	880	885	890	860	865	870
Расход сырья, т/сут	150	140	90	100	120	180	200	160	190	110
Условия сепарации:
давление, МПа
температ., оС

Пример оформления таблицы с результатами

Компонентный состав (мольные доли) нефти после трехфазной сепарации при различных температурах и давлении 0,1 Мпа

Компоненты	Температура, оС
	35	25	15	5
СН4
С2H6
С3Н8		<...

Подобные документы

• Сбор и подготовка попутного газа на Барсуковском месторождении

  Основные проектные решения по разработке Барсуковского месторождения. Состояние разработки и фонда скважин. Понятия о сборе, транспорте и подготовке нефти и газа на месторождении. Характеристика сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции.
  
  курсовая работа [2,6 M], добавлен 26.08.2010
  

• Проблема использования попутного нефтяного газа

  Использование попутного нефтяного газа (ПНГ) и его влияние на природу и человека. Причины неполного использования ПНГ, его состав. Наложение штрафов за сжигание ПНГ, применение ограничений и повышающих коэффициентов. Альтернативные пути использования ПНГ.
  
  реферат [544,7 K], добавлен 20.03.2011
  

• Попутный нефтяной газ

  Пути утилизации попутного нефтяного газа. Использование сжигания попутного нефтяного газа для отопительной системы, горячего водоснабжения, вентиляции. Устройство и принцип работы. Расчет материального баланса. Физическое тепло реагентов и продуктов.
  
  реферат [658,7 K], добавлен 10.04.2014
  

• Применение компрессоров в промышленности

  Компрессоры, используемые для транспортировки газов. Предел взрываемости нефтяного газа. Расчет годового экономического эффекта от внедрения блочных компрессорных установок для компрессирования и транспорта нефтяного газа. Удельный вес газа на нагнетании.
  
  курсовая работа [2,7 M], добавлен 28.11.2010
  

• Низкотемпературная сепарация газа на Уренгойском месторождении

  Анализ общих сведений по Уренгойскому месторождению. Тектоника и стратиграфия. Газоносность валанжинского горизонта. Свойства газа и конденсата. Технологическая схема низкотемпературной сепарации газа. Расчет низкотемпературного сепаратора очистки газа.
  
  дипломная работа [1,7 M], добавлен 09.06.2014
  

• Автоматизация газотурбинной электростанции ГТЭС-72 Ватьеганского месторождения

  Общее описание газотурбинной электростанции. Внедрение улучшенной системы регулирования на подогреве попутного нефтяного газа, расчет для этой системы коэффициентов регулирования. Описание физических процессов при подогреве попутного нефтяного газа.
  
  дипломная работа [3,7 M], добавлен 29.04.2015
  

• Технология низкотемпературной сепарации газа

  Низкотемпературная сепарация газа, особенности данной технологии, используемое оборудование и материалы. Способ сепарации газожидкостной смеси, подготовка ее к транспорту. Основные факторы, влияющие на исследуемый процесс, его достоинства и недостатки.
  
  курсовая работа [246,8 K], добавлен 22.01.2015
  

• Попутный нефтяной газ

  Понятие нефтяных попутных газов как смеси углеводородов, которые выделяются вследствие снижения давления при подъеме нефти на поверхность Земли. Состав попутного нефтяного газа, особенности его переработки и применения, основные способы утилизации.
  
  презентация [693,7 K], добавлен 10.11.2015
  

• Классификация газогорелочных устройств

  Анализ газовых горелок: классификация, подача газа и воздуха к фронту горения газа, смесеобразование, стабилизация фронта воспламенения, обеспечение интенсивности горения газа. Применения систем частичной или комплексной автоматизации сжигания газа.
  
  реферат [1,2 M], добавлен 23.12.2011
  

• Разработка месторождения Денгизкуль с дальнейшей транспортировкой газа

  Дренируемые запасы сухого газа, их физические свойства. Разработка нефтяных и газовых скважин, их эксплуатация и методы повышения дебитов. Анализ состояния разработки месторождения "Денгизкуль", технологические показатели и гидрохимический контроль.
  
  диссертация [9,9 M], добавлен 24.06.2015
  

• Очистка газа от пыли и механических примесей

  Сведения об очистке природного газа. Применение пылеуловителей, сепараторов коалесцентных, "газ-жидкость", электростатического осаждения, центробежных и масляных скрубберов. Универсальная схема установки низкотемпературной сепарации природного газа.
  
  реферат [531,8 K], добавлен 27.11.2009
  

• Теплообменный аппарат для подогрева топливного газа на газоперекачивающем агрегате

  Схема добычи, транспортировки, хранения газа. Технологический процесс закачки, отбора и хранения газа в пластах-коллекторах и выработках-емкостях. Базисные и пиковые режимы работы подземных хранилищ газа. Газоперекачивающие агрегаты и их устройство.
  
  курсовая работа [3,8 M], добавлен 14.06.2015
  

• Первые упоминания о способах добычи нефти и газа

  История бурения скважин и добычи нефти и газа. Происхождение термина "нефть", ее состав, значение, образование и способы добычи; первые упоминания о газе. Состав нефтегазовой промышленности: значение; экономическая характеристика основных газовых баз РФ.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 14.07.2011
  

• Сбор газа. Очистка газа от механических примесей. Абсорбционная и адсорбционная осушка и очистка газа от сероводорода и двуокиси углерода

  Централизации технологических объектов подготовки газа. Конфигурации трубопроводных коммуникаций и расчет рабочего давления. Очистка от механических примесей. Общая оценка процесса осушки газа, способы выделения из него сероводорода и двуокиси углерода.
  
  реферат [992,0 K], добавлен 07.06.2015
  

• Исследование нагнетательных скважин на месторождении

  Характеристика геологического строения Самотлорского месторождения и продуктивных пластов. Гидродинамические исследования водонагнетательных скважин. Свойства нефти, газа и воды в пластовых условиях. Методы контроля за разработкой нефтяных месторождений.
  
  курсовая работа [59,6 K], добавлен 14.11.2013
  

• Подготовка газа Уренгойского месторождения к транспорту

  Характеристика Уренгойского газоконденсатного месторождения. Описание оборудования для очистки и одоризации газа. Рассмотрение источников и основных производственных опасностей на месторождении. Определение себестоимости газа, расчет заработной платы.
  
  дипломная работа [4,5 M], добавлен 21.10.2014
  

• Механика жидкости и газа. Проектирование газового эжектора

  Коэффициенты потери энергии. Расчет потока газа в заданных сечениях эжектора на критическом и двух произвольных дозвуковых режимах. Определение газодинамических параметров. Определение расхода газа и размеров сечений сопла и камер, статических давлений.
  
  курсовая работа [251,7 K], добавлен 14.06.2011
  

• Устройства для хранения газа

  Оценка способов покрытия пика неравномерности потребления газа. Технологическая схема отбора и закачки газа в хранилище. Емкости для хранения сжиженного газа. Назначение, конструкция, особенности монтажа и требования к размещению мобильного газгольдера.
  
  курсовая работа [788,3 K], добавлен 14.01.2018
  

• Оборудование обвязки обсадных колонн

  Меры и оборудование для предупреждения попадания флюидов и попутного нефтяного газа в окружающую среду. Оборудование для предупреждения открытых фонтанов. Комплексы управления скважинными клапанами-отсекателями. Охрана труда и окружающей среды скважин.
  
  дипломная работа [906,7 K], добавлен 27.02.2009
  

• Проектное решение по разработке месторождения

  Характеристика района работ и история освоения Хохряковского месторождения. Свойства и состав нефти и нефтяного газа . Сопоставление проектных и фактических показателей разработки месторождения. Фонд добывающих скважин и показатели его эксплуатации.
  
  дипломная работа [8,7 M], добавлен 03.09.2010
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам