Сбор и подготовка нефти

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

қ.и.сӘТБАЕВ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

Мұнай және газ институты

«Мұнай газ кен орындарын игеру және пайдалану» кафедрасы

ҰҢҒЫ ӨНІМдерін ЖИНАУ ЖӘНЕ ДАЙЫНДАУ

Тәжірибелік сабақтан әдістемелік нұсқау

(«Мұнай газ ісі» - 050708 мамандығының студенттеріне арналған)

Алматы 2008ж

УДК 622.276.74

ҚҰРАСТЫРҒАН: Байдельдина О.Ж., Хабдай Н., Калдыбаева Н.Т. Смаилова Г.Ж. Ұңғы өнімдерін жинау және дайындау. Тәжірибелік сабақтан әдістемелік нұсқау (050708-Мұнай газ ісі мамандығының студенттеріне арналған). Алматы: Қ.И.Сәтбаев атындағы ҚазҰТУ, 2008 - 51бет.

Әдістемелік нұсқау 050708 – «Мұнай газ ісі» мамандықтарына қойылатын квалификациялық сипаттама талабына сәйкес құрастырылған. Ол студенттердің өзіндік жұмыстарын жүргізуіне және оны дұрыс ұйымдастыруына жәрдемін тигізеді. Мұнда қажетті тақырыптарға сәйкес есептердің есептеу жолдары қарастырылған. Есептердің берілген параметрлерімен қоса тиісті пайдаланатын кестелер, сурет және қажетті мәндер келтірілген.

Әдістемелік нұсқау - 050708 – «Мұнай газ ісі» мамандығының студенттеріне арналған.

Пікір жазған: «Ұңғыны бұрғылаудың техника және технологиясы» кафедрасының меңгерушісі т.ғ.к., доцент Қасенов. А.К.

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министрлігінің 2008 жылғы жоспары бойынша басылады.

© Қ.И. Сәтбаев атындағы ҚазҰТУ, 2008ж.
КІРІСПЕ

«Ұңғы өнімін жинау және дайындау» пәні 050708-«Мұнай газ ісі» мамандығы бойынша бакалаврларды мамандыққа дайындаудағы аяқтаушы пән болып табылады.

Пәннің негізгі мақсаты студенттерге ұңғы өнімін жинау мен дайындау процесстерінің физикалық негізін, мұнайды, суды және газды мұнай газ кәсіпшілігінде дайындау кезіндегі жабдықтар мен технологиялардың  есептеу есептерін үйрету.

Бұл пән бойынша есептер шығарып үйренгеннің нәтижесінде студенттер ұңғы өнімдерін жинау және дайындау жүйесінің элементтерін есептей алады, мұнайды дайындаудаудың негізгі технологиялық процестерін жобалап үйренеді.

Әдістемелік нұсқауда теориялық материал, типтік есептердің шығарылу әдістемесі және студенттердің өзіндік жұмысына тапсырмалар берілген.

Әдістемелік нұсқаудағы есептерді студенттер ұңғы өнімідерін жинау және дайындау жүйесінің элементтерін дипломдық жобалауда да қолдана алады.

1 Қабат сулары мен мұнайдың физика-химиялық қасиеттері

1.1 Мұнайдың тығыздығы мен тұтқырлығын есептеу

Газдан айырылған мұнайдың тығыздығын температураға байланысты мұнайдың термиялық коэффициенті бойынша анықтауға болады

          ρн(t) = ρн / (1 + αн (t – 20),                               (1.1)

мұндағы ρн, ρн(t) — t температура мен 20 оС-дағы газдан айырылған мұнайдың тығыздығы, кг/м3;

       αн — мұнайдың термиялық ұлғаю коэффициенті және оны төмендегі формулалар арқылы анықтауға болады

αн = 10-3 * (2.638(1.169-ρн * 10 - 3)),егер 780 =< ρн =< 860 кг/м3                                                                 (1.2)

αн = 10-3 * (1.975(1.272-ρн * 10 - 3)),

егер 860  < ρн =< 960 кг/м3                       (1.3)

Құрамында еріген газ бар мұнайдың тығыздығын келесі теңдеумен табуға болады

`ρнг = 1 / b * (ρн + ρг * Го).                                              (1.4)

мұндағы Го — газ факторы, м3/м3; b – мұнайдың көлемдік коэффициенті, бірлік бөлшек.

Температураның мұнайдың газға қанығу қысымына әсері келесі эмпирикалық формуламен анықтауға болады

              Рst = Рst0 + (t - t0)/(9.157 - fш),              (1.5)

мұндағы Рst, Рsto —t және t0 , температураларындағы қанығу қысымы, МПа;

   fш = 0.7532*ρн / (Го(NCH4 - 0.8NА)),                                          (1.6)

мұнда:

NCH4, NА - Метан мен азоттың атмосфералық қысымға дйінгі 20 оС температурадағы мұнайды бірінші реттік газсыздандырған газдағы молярлық массасы.

20 және 50 оС температурадағы мұнай тұтқырлығының екі эксперименттік мәндерін ескере отырып, динамикалық тұтқырлықтың температурадан тәуелділігін келесі түрде жазуға болады

        lgμt = (lgμ20) * (lgμ50 / lgμ20) (t-20)/30               (1.7)

мұндағы μ20, μ50, μt —  газдан айырылған мұнайдың атмосфералық қысым мен 20,50 және берілген температурадағы динамикалық тұтқырлықтары,  секундына миллипаскальмен берілген.

Егер кез-келген температурада мұнай тұтқырлығының бір ғана эксперименттік мәліметі берілген болса, онда басқа температурадағы мәндерін келесі формуламен анықтаймыз:

                                   μt = (1 / С) * (С*μto)φ                                                                (1.8)

мұндағы:

                       φ = 1 / (1 + а(t-t0) lg (C*μt0));                                                                (1.9)

μt, μt0 — динамическая вязкость нефти при температуре t және t0 температурасындағы мұнайдың динамикалық тұтқырлығы, мПа*с; ал,С — эмпирикалық коэффициенттер.

Егер μ >= 1000 мПа*с, онда,

С = 10   1/ мПа*с; а = 2.52 * 10-3 1/ оС;                            (1.10)

егер 10 =< μ =< 1000 мПа*с, онда,

С = 100   1/мПа*с; а = 1.44 * 10-3 1/ оС                            (1.11)

егер μ < 10 мПа*С, онда,

С = 1000   1/ МПа*с; а = 1.76 * 10-3 1/ оС                            (1.12)

20 оС  және атмосфералық қысымда мұнай тұтқырлығын анықтау үшін эксперименттік мәліметтер жоқ болған жағдайда келесі формулаларды пайдалануға болады:

егер 845 < ρн < 924  кг/м3,

    μн = ((0.658 * ρн 2) / (10 3 * 886 - ρн 2)) 2                                   (1.13)

егер 780 < ρн < 845  кг/м3,

                       μн = ((0.456 * ρн 2) / (10 3 * 833 - ρн 2)) 2                                   (1.14)

мұндағы μн, ρн —-20 оС және атмосфералық қысымдағы мұнайдың тығыздығы мен тұтқырлығы, мПа*С және кг/м3;

Чью және Каннели формулалары арқылы қанығу қысымындағы газға қаныққан мұнайдың тұтқырлығын табуға болады

                                       μs = А * μt B,                                                                            (1.15)

мұндағы μs — қанығу қысымы мен берілген температурадағы газға қаныққан мұнайдың тұтқырлығы ,мПа*с;

μt —t температурасындағы газдан айырылған мұнайдың тұтқырлығы, мПа*с;

А, В —эмпирикалық коэффициенттер, келесі формулалармен анықталады

   A = exp((12.4 * 10 - 3 * Го - 8.576) * 10 - 3 * Гo)                                        (1.16)

    B = exp((8.02 * 10 - 3 * Го - 4.631) * 10 - 3 * Го)                                        (1.17)

Тапсырма 1.1

Газдан айырылған мұнайдың тығыздығын табу керек 1-ші горизонт үшін температура 68 оС, егер мұнай тығыздығы 20 оС-та 849 кг/м3 құрайтын болса,  2-ші горизонт үшін температура 73 оС, мұнай тығыздығы 20 оС-та 893 кг/м3 құрайтын болса.

Берілгені: ρн (1г) = 849 кг/м3;  ρн (2г) = 893 кг/м3;  t (1г) = 68 оС;  t (2г) = 73 оС;

Табу керек: ρн (1г68) =?;  ρн (2г73) =?;

Шешімі:

егер 780 =< ρн =< 860 кг/м3;

αн =10 - 3 * 2.638(1.169 - ρн * 10 - 3);

αн=2.638(1.169 – 849 * 10 -3) * 10 - 3 = 0.8442 * 10 -3 1/ оС;

ρн(t) = ρн / (1 + αн * (t - 20);)

ρн(1г68) = 849 / (1 + 0.8442 * 10 - 3 * (68 - 20)) = 816 кг/м3;

дәл солай 2-ші горизонтта:

αн=1.975 (1.272 – 893 * 10 - 3) * 10 - 3 = 0.7485 * 10 -3 1 /оС;

ρн(2г73) = 893 / (1 + 0.7485 * 10 - 3 * (73 - 20)) = 859 кг/м3

Есеп 1.2

Қалыпты жағдайда және 73 оС температурада мұнай тығыздығы берілсе 919 кг/м3, мұнайдың газдан айырылған мұнайдың тұтқырлығын анықтау керек.

Берілгені: ρн = 919 кг/м3; to = 20 оС; t = 73 оС;

Табу керек: μt =?.

Шешімі:

μн = [0.658 * ρн 2 / (10 3 * 886 - ρн 2)] 2;

μн = [0.658 * 919 2 / (10 3 * 886 – 919 2)] 2 = 180мПа * с;

μt = (C*μto)  φ;

мұндағы   φ = 1 / (1 + а(t - to) lg (C*μto));

10 < μн < 1000 мПа*с болғандықтан

С = 100 1 / мПа*с; а = 1.44 * 10 -3 1/оС

φ = 1 / (1 * 1.44 * 10 – 3(73 - 20)*lg(100 * 180)) = 0.7549

μ (73) = (100 * 180) 0.7549 / 100 = 93 мПа*с

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырма

Есеп 1.1

Берілген температурада екі кен орынның газдан айырылған мұнайының тығыздықтарын табу керек, егер олардың 20оС температурадағы тығыздықтары белгілі болса. Температураның мұнай тығыздығына қалай әсер ететінін қорытындылаңыз.

Есеп 1.2

Егер мұнайдың қалыпты жағдайдағы тығыздығы берілген болса, оның газдан айырғаннан кейінгі тұтқырлығын табу керек. Алғашқы мәліметтер төмендегі 1.1-кестеде вариант бойынша берілген.

1.1-кесте

1.2 Қабат суының тығыздығы мен тұтқырлығын есептеу

Қабат сулары кәсіпшілікте мұнайды өндіру және ұңғы өнімдерін жинау мен дайындауда біршама қиындықтар туғызатын бірден-бір ажырамас бөлігі.

Мұнай кен орындарындағы қабат сулары әдетте көптеген қосылыстардан тұрады. Көбінесе олардың құрамында еритін тұздардың иондары болады:

      аниондар OH(-), CL(-), SO42(-), CO32(-), HCO3(-);

      катиондар H(+), K(+), Na(+), NH4(+), Mg2(+), Ca2(+), Fe2(+), т.б;

      микроэлементтердің иондарыо: Br(-), J(-), т.б;

      коллоидты бөлшектер: SiO2, Fe2O3, Al2O3;

      еріген газдар: CO2, H2S, CH4, H2, N2 т.б;

      нафтендік қышқылдар мен олардың тұздары.

Бұл иондарды қабат сулары және ағынды сулар деп ажырытады.

Жинау және дайындау процестері кезінде қабат және ағынды сулардың физикалық қасиеттерінің ішінде тығыздық пен тұтқырлыққа көп көңіл бөлінеді. Қабат суының (минералды)   тығыздығы тұз құрамына қарай келесі формуламмен есептеледі

                             ρвп = ρв + 0.7647S,                                                                            (1.18)

мұндағы ρв —  20 оС-дағы дистилденген судың тығыздығы, кг/м3;

S –судағы тұз концентрациясы (ерітіндіде), кг/м3.

0-ден 45 оС температура арасында мұнай кекн орындарындағы тұздардың су ерітіндісі аз өзгеріске ұшырайды, сондықтан температура әсері келесі түрде ескерілуі мүмкін:

                                  ρвп(T) = ρвп - 0.0714(t - 20),                                                (1.19)

мұндағы ρвп(t), ρвп —t мен 20 оС температурадағы минералды судың тығыздығы кг/м3.

Температура өзгерген сайын ілеспе судың тұзқұрамын, тұтқырлығын және тығыздығын бақылып отыру өте маңызды. Эксперименттік мәндердің қорытындысы бойынша минералды судың тұтқырлығын келесі формуламен анықтауға болады:

            ∆ρ =< ∆ρ1       μвп = μв(t) * 10 0.8831∆ρ * 10 -3, болғанда                (1.20)

мұндағы μвп —t температурасындағы қабат суының тұтқырлығы, мПа*с;

μв(t) —t температурасындағы дистилденген судың тығыздығы, мПа*с;

оның мәні анықтамамен немесе келесі формуламмен анықталуы мүмкін

                           μв(t) = 1353*(t + 50) -1.6928,                                                              (1.21)

мұндағы: ∆ρ- 20 оС температурадағы қайнаған су мен минералды судың тығыздықтарының айырмашылығы, кг/м3;

                                 ∆ρ = ρвп - 998.3,                                                                                  (1.22)