- •«Национальный исследовательский
- •Влагосодержание газа
- •Влагосодержание природных и попутных нефтяных газов
- •Приборы для измерения влажности газа
- •Анализаторы температуры точки росы
- •Электролитические анализаторы на основе пятиокиси фосфора
- •Емкостные анализаторы на основе Al2o3 или SiO2
- •Анализаторы влажности на основе кварцевого кристалла
- •Расчетный метод определения влагосодержания природного газа
- •Расчетная часть
- •Содержание отчета
- •Физические свойства природных газов
- •2.1 Определение плотности газов
- •Пикнометрический метод
- •Эффузионный метод
- •Расчет плотности газов Типовые задачи по теме 2 Типовая задача 2.1
- •Типовая задача 2.2
- •Типовая задача 2.3 Расчет содержания тяжелых углеводородов в смеси
- •Типовая задача 2.4 Аналитический метод расчета плотности нестабильного углеводородного конденсата по приведенной плотности
- •Задачи для домашней и самостоятельной работы
- •Содержание отчета
- •Сравнительный анализ эффективности способов охлаждения газа
- •Содержание отчета
- •Технология низкотемпературной сепарации
- •Многокомпонентные системы. Сущность ретроградной конденсации
- •Построение изотермы конденсации
- •4.2 Построение моделирующей схемы процесса низкотемпературной сепарации природного газа
- •Содержание отчета
- •Абсорбция. Анализ влияния факторов на степень осушки газа
- •Содержание отчета
- •Моделирование газопровода
- •Гидравлический расчет
- •Содержание отчета
- •Подбор оптимального диаметра
Содержание отчета
Цель работы.
Исходные данные.
Результаты расчетов.
Выводы.
Контрольные вопросы
Какое состояние характеризуют критические параметры вещества?
Почему конденсат называется нестабильным?
Характеристика стабильного конденсата по ГОСТу Р 54389-2011.
Что характеризует ацентрический фактор ω?
Что характеризует коэффициент сверхсжимаемости z?
Какие свойства газа являются аддитивными?
В каком случае следует употреблять термин критические параметры газа, а в каком – псевдокритические?
Как рассчитать приведенные параметры?
Напишите структурные формулы углеводородов конденсата?
Какие углеводороды из состава нестабильного конденсата при нормальных условиях находятся а газовом состоянии, а какие – в жидком?
Список использованной литературы
Годовская К.И., Рябина Л.В., Новик Г.Ю., Гернер М.М. Технический анализ. – М.: Высшая школа, 1972. – 488 с.
Ширковский А.И. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. – М.: Недра, 1987. – 309 с.
ГОСТ Р 54389-2011 Конденсат газовый стабильный. Технические условия.
Сравнительный анализ эффективности способов охлаждения газа
Технология низкотемпературной сепарации (НТС) лежит в основе низкотемпературных процессов промысловой подготовки газового и газоконденсатного сырья [1, 2].
Охладить газ до низких температур можно используя термодинамически различные технологические процессы: изоэнтальпийные и изоэнтропийные. Первый реализуется при дросселировании газа, а второй – при расширении газа в детандере и эжектировании.
Дросселирование– расширение газа при прохождении через дроссель – местное гидравлическое сопротивление (вентиль, кран, сужение трубопровода и т.д.), сопровождающееся изменением температуры. Дросселирование – термодинамический процесс, характеризующийся постоянством энтальпии (i=соnst).
В процессе дросселирования реального природного газа при его движении через штуцер, задвижку, регулятор давления, клапан-отсекатель, колонны труб в скважине, не плотности в оборудовании промыслов температура газа уменьшается.
[3]. (3.1)
Изменение температуры газов и жидкостей при изоэнтальпийном расширении называется эффектом Джоуля-Томсона.
μiназывают коэффициентом Джоуля-Томсона, дифференциальным дроссель-эффектом. Он определяет изменение температуры при бесконечно малом изменении давления.
В промысловой практике дифференциальным эффектом считается изменение температуры при изменении давления на 1 кг/см2.
При значительном перепаде давления на дросселе изменение температуры называется интегральным дроссель-эффектом [3]:
.
Абсолютные значения µi,Tiзависят от рода и состояния вещества, давления и температуры, состава смеси.
Коэффициент Джоуля-Томсона для природных газов можно рассчитать [3]:
через критические давление и температура газовой смеси, обобщенную функцию коэффициента Джоуля-Томсона,теплоемкость газовой смеси в идеальном состоянии, поправку на изобарную теплоемкость природного газа (рисунок 3.1).
При расширении газового потока в детандерах поршневого или турбинного типа он совершает внешнюю работу. Дифференциальный эффект изменения температуры при изоэнтропийном расширении:
. (3.2)
Изменение температуры газа при адиабатическом изоэнтропийном расширении газа:
где Т1,Т2,Р1,Р2– температуры и давления до и после расширения, соответственноК,Па;
k– показатель адиабаты,k=Ср/Сv.
Сравнив формулы (3.1) и (3.2), получим соотношение:
которое показывает, что изменение температуры при изоэнтропийном расширении газа всегда больше, чем при изоэнтальпийном.
Таким образом, расширение газа в детандере позволяет более эффективно использовать энергию пласта.
Рисунок 3.1 – Зависимость функции коэффициента Джоуля-Томсона от приведенных давления и температуры [3]
Цель работы:
Ознакомиться с технологическими способами охлаждения газа.
Овладеть приемами моделирования процессов охлаждения газа в программе HYSYS.
Задача.Исследовать эффективность охлаждения газа при дросселировании и детандировании при условии, что начальные параметры охлаждаемых потоков одинаковы. Оценить влияние начальной температуры газа на степень охлаждения в изоэнтальпийном и изоэнтропийном процессах.
Этапы выполнения работы:
Создать материальный поток газа заданного состава при заданных условиях.
Создать моделирующую схему охлаждения потока газа при его дросселировании.
Рассчитать температурный коэффициент .
Изменить начальную температуру потока газа и оценить ее влияние на величину температурного коэффициента.
Аналогичные исследования провести для процесса детандирования.
Оценить во сколько раз процесс охлаждения в детандере эффективнее охлаждения газа при дросселировании.
Таблица 3.1 – Исходные данные к задаче по теме 3
Номер варианта |
Диапазон давлений |
Температура t1, t2, t3 |
Состав газа, % мольные | |||||||
СН4 |
С2Н6 |
С3Н8 |
С4Н10 |
C5H12 |
СО2 |
H2S |
N2 | |||
1 |
14 – 6 МПа |
0; 10; 20 |
75,38 |
8,94 |
3,62 |
1,51 |
6,43 |
0,1 |
- |
4,02 |
2 |
13 – 6 МПа |
–5; 0; 15 |
79,78 |
7,77 |
3,01 |
1,5 |
5,87 |
1 |
- |
1,07 |
3 |
14 – 6 МПа |
–20; 0; 10 |
86,1 |
4,3 |
1,7 |
0,9 |
3,5 |
0,6 |
0,21 |
2,69 |
4 |
13 – 5 МПа |
–10; 0; 20 |
77,7 |
7,5 |
4,4 |
1,8 |
4,4 |
0,1 |
- |
4,1 |
5 |
12 – 3 МПа |
–20; 0; 5 |
79,9 |
3,2 |
1,2 |
0,7 |
2,2 |
- |
- |
12,8 |
6 |
11 – 3 МПа |
–20; –5; 5 |
83,77 |
4,6 |
1,64 |
0,81 |
1,88 |
0,87 |
1,49 |
4,94 |
7 |
12 – 5 МПа |
–20; 0; 15 |
77,03 |
3,84 |
1,77 |
1,17 |
3,61 |
1,83 |
7,71 |
3,04 |
8 |
10 – 2 МПа |
–20; –5; 0 |
83,7 |
7,1 |
2,8 |
2,2 |
1,2 |
2,6 |
0,4 |
- |
9 |
11 – 7 МПа |
–10; 0; 10 |
63,66 |
1,56 |
0,61 |
0,4 |
3,49 |
12,93 |
16,98 |
0,37 |
10 |
13 – 8 МПа |
0; 10; 20 |
73,8 |
5,4 |
2,6 |
1,37 |
7,18 |
5,28 |
3,66 |
0,71 |
11 |
10 – 4 МПа |
–20; –10; 0 |
89,0 |
5,15 |
2,33 |
1,08 |
1,44 |
0,19 |
- |
0,81 |
12 |
10 – 4 МПа |
–20; –10; 0 |
81,2 |
7,16 |
3,33 |
1,33 |
6,27 |
0,38 |
- |
0,33 |
13 |
13 – 7 МПа |
–5; 5; 20 |
75,85 |
5,42 |
2,34 |
0,81 |
7,82 |
2,57 |
4,57 |
0,62 |
14 |
12 – 5 МПа |
–5; 5; 20 |
80,24 |
3,61 |
1,65 |
14,28 |
0,22 |
- |
- |
- |
15 |
13 – 7 МПа |
0; 10; 20 |
74,43 |
6,72 |
2,9 |
1,52 |
7,02 |
0,35 |
4,44 |
2,62 |
16 |
10 – 3 МПа |
–20; –10; 0 |
80,04 |
3,8 |
1,71 |
1,04 |
1,3 |
1,59 |
6,96 |
3,56 |
17 |
13 – 5 МПа |
–20; 0; 20 |
88,84 |
1,92 |
1,6 |
0,76 |
4,3 |
0,79 |
0,03 |
1,76 |
18 |
13 – 5 МПа |
–5; 5; 20 |
80,69 |
6,57 |
4,3 |
0,66 |
6,16 |
0,95 |
- |
0,66 |
19 |
10 – 4 МПа |
–20; –10; 0 |
80,3 |
9,86 |
2,78 |
0,46 |
1,62 |
1,6 |
- |
3,36 |
20 |
11 – 4 МПа |
–20; –5; 5 |
72,74 |
10,22 |
4,77 |
2,61 |
1,04 |
0,99 |
- |
7,63 |
21 |
12 – 4 МПа |
–20; 0;10 |
78,5 |
6,4 |
3,4 |
2,0 |
2,8 |
0,6 |
- |
0,63 |
22 |
12 – 4 МПа |
–20; –5; 5 |
80,46 |
3,22 |
1,21 |
0,7 |
2,01 |
- |
- |
12,39 |
23 |
11 – 4 МПа |
–10; 0; 10 |
75,4 |
9,9 |
6,1 |
5,0 |
1,1 |
0,5 |
- |
2,0 |
24 |
13 – 6 МПа |
0; 10; 20 |
72,81 |
6,02 |
2,75 |
1,19 |
7,04 |
3,78 |
5,84 |
0,58 |
25 |
14 – 7 МПа |
–10; 0; 10 |
82,1 |
4,66 |
2,36 |
0,81 |
6,82 |
0,08 |
- |
3,14 |
26 |
11 – 4 МПа |
–20; 0; 10 |
80,1 |
8,23 |
4,21 |
2,1 |
2,81 |
- |
- |
2,55 |
27 |
11 – 4 МПа |
–20; 0; 10 |
82,8 |
5,38 |
2,54 |
1,29 |
4,08 |
0,09 |
- |
3,81 |
28 |
11 – 4 МПа |
–20; –5; 5 |
85,67 |
6,84 |
2,31 |
0,36 |
2,02 |
0,4 |
- |
2,4 |
29 |
11 – 4 МПа |
–20; –5; 5 |
87,97 |
5,27 |
1,55 |
0,56 |
2,69 |
0,35 |
- |
1,61 |
30 |
9 – 2 МПа |
–20; –5; 5 |
80,69 |
9,67 |
2,73 |
0,45 |
1,59 |
1,57 |
- |
3,3 |
Порядок работы
Для начала расчета необходимо [4]:
1. Задать материальный поток из кассы объектов:
.
Потоку задаем:
состав (таблица 3.2),
условия:
давление (P1, МПа) взять из таблицы по нижнему пределу указанного диапазона давлений;
расход – 1000 моль/ч
температуру (t1, оС) взять из таблицы по среднему значению указанного диапазона температур.
2. Создать моделирующие схемы:
а) б)
Рисунок 3.2 – Моделирующие схемы: а) дросселирования; б) детандирования
3. Выходящим потокам задаем давление Р = 5 МПа. Если входящий поток включает в себя и жидкую и паровую фазу, то перед тем как направить поток в детандер необходимо отделить жидкую и газовую фазы в сепараторе, а затем направить газовый поток на детандер.
4. Сравнить выходящие потоки по температуре.
5. Рассчитать температурный коэффициент:.
6. Сравнить два процесса.
7. Сделать вывод, во сколько раз охлаждение в детандере эффективнее, чем охлаждение газа при дросселировании.
8. Оценить влияние начальной температуры на температурный коэффициент.