книги / Сбор и промысловая подготовка скважинной продукции

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждения высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

А.В. Лекомцев

СБОР И ПРОМЫСЛОВАЯ ПОДГОТОВКА СКВАЖИННОЙ ПРОДУКЦИИ

Практикум

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2017

1

УДК 532.5: 622.276 Л33

Рецензент канд. техн. наук, доцент И.Н. Пономарева

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Лекомцев, А.В.

Л33 Сбор и промысловая подготовка скважинной продукции : практикум / А.В. Лекомцев. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2017. – 50 с.

ISBN 978-5-398-01811-0

Изложен основной теоретический материал и представлены практические задания, способствую ие усвоению, закреплению пройденного лекционного материала и проверке знаний по дисциплине «Сбор и промысловая подготовка скважинной продукции».

Предназначено для студентов очной формы обучения по направлению 21.03.01 «Нефтегазовое дело», профиль подготовки бакалавров – «Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти».

УДК 532.5: 622.276

2

3

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Физико-химические свойства нефти, газа, воды и их смесей

Цель работы: определить состав и свойства продукции нефтяных и газовых скважин.

Задание № 1. В смеси нефтей содержатся (т) соответственно нефти башкирского горизонта А, тульского – В и турнейского – С. Определить молярную долю каждой нефти в смеси, если молярная масса (кг/кмоль) нефти башкирского горизонта – Х, тульского – У, турнейского – Z соответственно (прилож. 1, табл. П1.1).

Задание № 2. Определить массовую долю и молярную массу растворенного в пластовой нефти газа и молярную массу пластовой нефти, если газосодержание нефти Г0 (м3/м3), плотность газа ρг (кг/м3), плотность сепарированной нефти ρн, а молярная масса сепарированной нефти МН (кг/кмоль) (прилож. 1, табл. П1.2).

Задание № 3. Определить тип пластовой воды, ее карбонатную и некарбонатную, кальциевую и магниевую жесткость и про- цент-эквивалентный состав, если известно, что в одном литре пластовой воды содержатся ионы согласно прилож. 1 табл. П1.3.

Задание № 4. Определить реакцию сточной воды, если температура воды после ступени предварительного сброса x 0C, pH = 7 (прилож. 1, табл. П1.4).

Краткие теоретические сведения

Состав смеси характеризуется числом компонентов смеси и их соотношением. Соотношение компонентов определяется долями: массовой, объемной, молярной. Сумма долей всех компонентов, составляю их смесь, равна единице.

Массовая и молярная доли. Массовая доля i-го компонента в смеси определяется по формуле

4

где mi – масса i-го компонента в растворе; r – число компонентов в растворе.

Соответственно молярная доля i-го компонента в растворе определяется как

аналогично из (1.1) с учетом (1.2) следует:

Массовая и объемная доли растворов. Объемная доля для растворов (смесей), подчиняю ихся правилу аддитивности, определяется следую им образом:

r

vi Vi Vi , (1.5)

i 1

где Vi – объем i-го компонента до смешения при заданных температуре и давлении смеси.

Из условия ρi mi / Vi , где i – плотность i-го компонента при заданных температуре и давлении смеси, с учетом (1.5) и (1.1) следует:

5

Объемная и молярная доли газовых смесей. Для газооб-

разных компонентов в первом приближении можно принять, что в диапазоне давлений, мало отличаю ихся от атмосферного, отношение молярной массы газа к его плотности постоянно, т.е.

Объемная доля определяется по формуле

Мольная доля определяется по формуле

Молярные массы (атомная единица массы) основных компонентов: углерод (С) – 12; водород (Н) – 1; кислород (О) – 16;

азот (N) – 14; сера (S) – 32.

Газосодержание нефти и ее объемный коэффициент. Газо-

содержание нефти определяют как отношение объёма газа, выделяю егося из пластовой нефти в результате ее однократного разгазирования до атмосферного давления при температуре 20°С, к объему оставшейся сепарированной нефти:

6

где Vг – объем газа однократного разгазирования пластовой нефти при 20 °С, приведенный к стандартным условиям, м3; Vн – объем сепарированной нефти, остаю ейся после однократного разгазирования пластовой нефти при 20°С, м3.

Массовую долю растворенного в нефти газа можно рассчитать по уравнению:

где mн , mг – массы сепарированной нефти и газа, соответственно, представляю ие в растворе пластовую нефть, кг; ρн – плотность сепарированной нефти в стандартных условиях, кг/м3; ρг – плот-

ность газа однократного разгазирования нефти, приведенного к стандартным условиям, кг/м3.

Уравнение (1.13) следует из (1.1) с учетом (1.12), так как для смеси газов

где Mнг , Mг – молярные массы нефти с растворенным в ней газом и растворенного газа соответственно, кг/кмоль; Nг – молярная

доля растворенного в нефти газа.

Если неизвестна молярная масса нефти с растворенным в ней газом, то молярную массу растворенного в нефти газа можно рассчитывать по уравнению:

где Мн – молярная масса дегазированной нефти.

7

Из сопоставления (1.15) и (1.16) следует:

Известно, что молярный объем газа в стандартных условиях в первом приближении можно принять равным 24 м3/кмоль, т.е.

Физико-химические свойства пластовых вод. Пластовые воды нефтяных месторождений – это неотъемлемая составная часть продукции добываю их скважин, которая обусловливает значительную долю осложнений при добыче и подготовке нефти на промыслах.

Состав пластовых вод. Пластовые воды нефтяных месторождений, как правило, представляют собой сложные многокомпонентные системы. Обычно они содержат:

ионы растворимых солей:

– ионы микроэлементов: Br-, J-, и др.;

8

–коллоидные частицы: SiO2, Fe2O3, Al2O3;

–растворенные газы: CO2, H2S, CH4, H2, N2и др.;

нафтеновые кислоты и их соли.

Количественные соотношения между этими ионами определяют тип пластовых и сточных вод.

Минерализация воды. Под минерализацией воды понимают об ее содержание растворенных в ней солей. По В.И. Вернадскому природные воды в зависимости от массового содержания (%) в них растворенных ве еств делятся на:

пресные с содержанием солей 0,001–0,1;

минерализованные, содержание солей 0,1–5;

рассолы с содержанием солей 5–35.

Жесткость воды. Жесткостью воды (водного раствора) называется суммарное количество содержа ихся в воде катионов кальция Ca2+и магния Mg2+, выраженное в молях на килограмм (литр) раствора.

Эквивалентом (Э) ионов ве ества, диссоциированного в воде, называется их молекулярная масса или часть ее, соответствую ая единице валентности. Или если иначе, эквивалентом (Э) ионов называется отношение молекулярной массы ионов к валентности его в растворе (реакции).

Таким образом, для определения эквивалента (Э) нужно молекулярную массу иона, подсчитываемую как сумму атомных масс элементов его составляю их, разделить на валентность иона

и в данной реакции:

Таким образом, чтобы выразить содержание ионов ве ества в растворе, например, в миллиграмм-эквивалентах на килограмм (мг-экв/кг), нужно количество миллиграммов ионов ве ества в килограмме раствора разделить на его эквивалент:

9

где qэ,i – концентрация i-х ионов в растворе, мг-экв/кг, qi – массовая доля i-х ионов в растворе; mi – масса i-x ионов в растворе, кг; mв – масса воды в растворе, кг; k – число разновидностей ионов растворенных ве еств в воде (натрий, кальций, магний и т.д.); Эi – экви-

карбонатную Жк и некарбонатную Жнк , кальциевую ЖСа и магниевую Ж .

Для вод второй группы понятие карбонатной и некарбонатной жесткости теряет смысл, поэтому они характеризуются толь-

При решении задачи учесть, что пластовые воды электронейтральны. Поэтому число молей положительно заряженных ионов (катионов) должно быть равно числу молей отрицательно заряженных ионов (анионов), следовательно, исходный состав пластовой воды необходимо перевести в миллиграмм-эквивалентный состав.

10