Зіндік жұмысқа тапсырма. Құрамы мен көлемі белгілі екі түрлі газдағы мұнай газының құрамын анықтау

Есеп 2.1

Құрамы мен көлемі белгілі екі түрлі газдағы мұнай газының құрамын анықтау қажет.газдардың көлемі стандарттық шартта анықталған.

2.1 есебіне қажетті мәндер 2.1. кестеде көрсетілген.

Ееп 2.2

Газды дайындаудан кейін, мұнай газы құрамындағы көміртсутек емес компоненттерден ажыратылады. 2.1 есебіндегі шыққан қоспа құрамын бастапқы мәндер ретінде ала отырып, оның көмірсутек емес құрамын анықтау керек.

2.2 есебіне бастапқы берілгендер 2.2 кестеде берліген.

Есеп 2.3

Үш горизонттың қабат мұнайы жин.ағыш коллектор арқылы МДҚ-на келіп түседі. Әр мұнайдың тәуліктік шығыны, газқұрамы және ілеспе газдың құрамы белгілі болса, пайда болған мұнай газының құрамын анықтау керек. 1-ші және2-ші горизонттың мұнай газдарының құрамын 2.1 есептен алу керек.

2.3 есебіне вариант бойынша бастапқы мәліметтер 2.2-кестеде, газдардың тығыздығы мен мольдік массасы 2.3-кестеде келтірілген.

 

2.1-кесте

Вариант	N горизонт	Газ құрамы, % об.	Көлем, м3
С1	С2	С3	С4	С5+в	СО2	N2	H2S	V
		65.00	6.00	3.10	1.20	2,3	22.40	-	-
	70.50	6.00	3.00	2.20	2,3	16.00	-	-
		56.14	16,12	10,52	5.79	2,81	0.63	6.43	1,5
	15,07	24.73	23.00	10.00		1.60	20,1	0.8
		72.86	10,81	6.48	3.13	3,07	0.40	3.25	-
	70.20	2.91	1.09	1.09	1,34	0.61	22.76	-
		41.20	15.00	15.80	6.90		0.10	17.00	-
	89.04	1.18	1.66	1.39	2,62	4.11	-	-
		70.72	0.97	0.46	0.34	0,6	26.91	-	-
	75.87	4.22	3.36	1.24	0,65	14.66	-	-
		84.78	3.09	2.07	1.34	1,8	6.75	0.17	-
	80.41	5.52	4.59	2.45	2,87	4.16	-	-
		59.92	14.96	10,13	5.36	2,04	1.00	5.32	1,27
	39.49	14.46	13,09	6.96	3,33	0.52	21.37	0,78
		72.04	4.29	8.19	5.12	4,21	0.74	5.41	-
	63.87	6.41	8.47	7.10	5,03	1.48	7.64	-
		59.80	8.60	12,2	8.60	1,6	0.60	8.60	-
	26.90	14.22	32.60	18.30	2,93	1.20	3.85	-
		74.32	6.98	8.65	4.78	3,1	1.22	0.95	-
	69.89	10,25	8.99	4.47	4,34	1.68	0.38	-
		65.30	5.00	4.10	1.20	3,0	21.40	-	-
	70.50	6.00	3.00	2.20	2,3	16.00	-	-
		50.14	22,12	10,50	5.79	2,81	-	6.45	2,13
	15,07	24.73	23.00	10.00		1.60	20,1	0.8
		72.06	11,61	6.50	3.11	3,07	0.40	3.25	-
	70.20	3,00	1.00	1.09	1,34	-	22.76	0.61
		41.20	15.00	15.80	6.90		0.10	17.00	-
	89.04	1.18			2,62	4.11	-	-
		70.02	0.97	0.46	1.04	0,6	26.91	-	-
	75.87	4.22	3.36	1.24	0,65	-	14.66	-
		84.78	3.09	2.07	1.34	1,8	6.75	0.17	-
	80.41	5.52	4.59	2.45	2,87	4.16	-	-
		59.92	14.96	10,13	5.36	2,04	1.00	5.32	1,27
	39.49	12.46	13,09	8.96	3,33	1.52	20.37	0,78
		72.04	5.29	8.19	5.02	4,21	0.84	4.41	-
	65.87	6.41	6.47	7.10	5,03	1.48	7.64	-
		60.80	8.60	11,2	8.60	1,6	0.60	8.60	-
	26.90	13.22	32.60	18.30	3,93	1.20	3.85	-
		75.32	6.98	8.65	4.78	2,1	1.22	0.95	-
	69.89	11,25	7.99	4.47	4,34	1.68	0.38	-
		65.00	6.00	3.10	1.20	2,3	22.40	-	-
	72.50	5.00	3.00	2.20	3,3	14.00	-	-
		56.14	16,12	10,52	5.79	2,81	0.63	6.43	1,5
	15,07	24.73	23.00	10.00		1.60	20,1	0.8

 

2.1-кестенің жалғасы

		56.14	16,12	10,52	5.79	2,81	0.63	6.43	1,5
	15,07	24.73	23.00	10.00		1.60	20,1	0.8
		72.66	10,81	6.68	3.00	3,20	0.40	3.25	-
	70.20	2.91	1.08	1.10	1,34	0.61	22.76	-
		41.20	18.00	12.80	6.90	4.50	0.10	16.50	-
	89.04	1.78	1.06	1.39	2,62	4.11	-	-
		70.72	10.97	0.46	0.34	0,6	16.91	-	-
	75.07	4.22	3.36	1.24	1,45	14.66	-	-
		84.78	3.09	2.07	1.34	1,8	6.75	0.17	-
	80.41	5.52	4.59	2.45	2,87	3.16	-	1.00
		59.02	14.96	10,13	5.36	2,94	1.07	5.32	1,20
	39.49	14.06	13,09	6.96	3,73	0.52	21.37	0,78
		72.00	4.29	8.19	5.16	4,21	0.74	-	5.41
	63.87	6.40	8.47	7.10	5,04	1.48	-	7.64
		69.80	8.60	2,2	6.60	1,6	2.60	8.60	-
	26.90	14.22	32.60	18.30	2,93	1.20	-	3.85
		74.30	7.00	8.65	4.78	3,1	1.22	-	0.95
	69.89	10,05	8.99	4.47	4,54	1.68	0.38	-

 

2.2-кесте

Варианттар	Горизонт. саны	Газ құрамы, % об.	Q, м3/сут	Г, м3/м3
С1	С2	С3	С4	С5+в	СО2	N2
		41.0	19.5	18.3	6,4	2,8	-	12.0
		86.8	4.50	3.00		3,2	0.4	0.10
		85.1	5.00	1.00	1.00	2.80	5.0	0.10
		69.2	10.0	10.0	5.00	5.00	0.7	0.10
		53.0	9.00	11,2	10.0	5.80	1.0	10.0
		41.20	15.00	15.8	6.90	4.00	0.10	17.00
		38.50	21.00	20.0	8.00	3.50	-	9.00
		29.60	16.00	16.5	8.80	3.50	0.60	27.00
		53.60	14.90	12,7	7.70	2.60	4,8	3.70
		46.50	21.40	14.4	4.50	2.20	-	11.00
		35.0	19.5	18.3	6,4	2,8	6.0	12.0
		86.0	4.50	3.08	2.5	3,2	0.4	0.5
		85.0	5.00	1.10	1.00	2.80	5.0	0.10
		69.0	10.0	10.2	5.20	5.00	0.5	0.10
		53.0	9.00	11,2	10.0	5.80	1.0	10.0
		41.20	15.00	10.8	6.90	4.00	5.10	17.00
		38.50	21.00	20.0	8.00	3.50	-	9.00
		30.60	15.00	16.5	5.80	3.50	3.60	27.00
		53.60	12.90	12,7	9.70	2.60	4,8	3.70
		45.50	20.40	14.4	4.50	2.20	2.00	11.00
		41.0	19.5	17.3	6,4	2,8	-	13.0
		86.5	4.50	3.00	2.3	3,2	0.4	0.10
		85.1	5.00	1.20	1.00	2.60	5.0	0.10
		66.2	11.0	10.0	5.00	7.00	0.7	0.10
		54.0	8.00	11,2	10.0	5.50	1.3	10.0
		41.20	15.00	15.8	6.90	4.00	0.10	17.00

2.2- кестенің жалғасы

		35.50	21.00	20.0	8.00	3.50	3.00	9.00
		29.30	16.00	16.5	8.80	3.50	0.90	27.00
		50.60	14.90	12,7	10.7	2.60	4,8	3.70
		46.50	20.40	14.4	4.50	3.20	-	11.00

2.3-кесте. Газдардың молекулалық массасы мен тығыздығы

Газ	Тығыздық, кг/м3 при	Молекулалық масса, кг/моль	Мольдік көлем ҚЖ, м3/кмоль
0о С	20о С
Метан	0,7172	0,6673		22,36
Этан	1,3548	1,2507		22,16
Пропан	2,0090	1,8342		21,82
Изобутан	2,6803	2,4176		21,75
Н-бутан	2,7010	2,4176		21,50
Изопентан	3,4531	3,0013		20,87
Н-пентан	3,4531	3,0013		20,87
Гексан	3,7484	3,5848		22,42
Гептан	4,4731	4,1680		22,42
Диоксид углерода	1,9767	1,8307		22,26
Сероводород	1,5358	1,4311		22,14
Оксид углерода	1,2499	1,1652		22,41
Водород	0,0898	0,0837		22,43
Азот	1,2501	1,1654		22,40
Гелий	0,1784	0,1664		22,42
Аргон	1,7843	1,6618		22,39

3. Сұйыққа және газға арналған тік гравитациялық айырғыштың есебі

 

Айырғыштағы газ жылдамдығы W^г_ср должна быть несколько меньше сұйық тамшылрының есептелген тұнк жылдамдығынан W_r біршама аз болуы керек. Ол Стокс формуласымен анықталады:

а) Re =< 1

W_r = d ² * (ρ_ж – ρ_г) * g / 18 / μ_г, м/с (3.1)

мұндағы:

d - (сұйық, газ) тұнушы немесе ұшып шыққан тамшылар диаметрі, м;

ρ_ж және ρ_г – айырғыш жағдайындағы сұйықтық пен газдың тығыздықтары, кг/м³; g - еркін түсу үдеуі, м/с²;

μ_г – газдың абсолюттік тұтқырлығы, Па*с

б) 2 < Re =< 500, Аллен формуласы

W_r = 0.152 * d^1.14 * ((ρ_r – ρ_г) * g / ρ_г) ^0.71 / υ_г ^0.43 (3.2)

в) Re > 500, Ньютон- Ритингер формуласы

W_r = 1.75*(d * (ρ_r – ρ_г) * g)/ρ_г)^1/2 (3.3)

Тамшылардың тұну шарты:

W_r – W_г > 0 (3.4)

Практикада есептеулерде төмендегідей алынады

W_r =1.2W_г (3.5)

Тік айырғыштың газ өткізу қабілеті газ жылдамдығымен төмендегі теңдеу арқылы байланысты:

V = 86400 * F * W_г * (P / P_o) * (T_o / T) * (1 / z), (3.6)

мұндағы:

W_г – Тік айырғыштағы газдың көтерілу жылдамдығы, м/сек;

F - айырғыштың көлденең қимасының ауданы, м²;

Р₁ және Р_о – айырғыштағы қысым мен қалыпты қысым (101.3 * 10 ³), Па;

Т₁ және Т₂ – айырғыштағы жұмыс температурасы мен қалыпты температура (273 К);

z - жоғары қысылу коэффициенті.

Осыдан:

W_г = 5.4 * 10 ³ * V * T / D ² / P * z, м/с (3.7)

(3.1) және (3.7) формулаларын (3.5)-ке қойып, төмендегі формуланы аламыз:

d_н ² * (ρ_r – ρ_г) * g / 18 / υ_г / ρ_г = 1.2 * 5.4 * 10 ³ * V * T * z / D ² / P

немесе

V = 84 * D ² * P * d_н ² * (ρ_r – ρ_г) / z / T / υ_г / ρ_г, м³/сут (3.8)

Сұйық бойынша тік айырғыштың есебі сұйық деңгейінің көтерілу жылдамдығы W_{ж г} газ көпіршіктерінің қалқып шығу жылдамдығынан аз болу шартына келіп тіреледі

W_ж < W_г (3.9)

Сұйықтағы газ көпіршіктерінің қалқып шығу жылдамдығын 3.1 формуласындағы газдың динамикалық тұтқырлығын μ_г сұйықтың динамикалық тұтқырлығына μ_ж. ауыстыру арқылы анықтауға болады.

(3.9) қатынасын ескере отырып сұйыққа арналған тік айырғыштың өткізу қабілетін келесідей жазуға болады:

W_ж = Q_н / 86400 / F < W_г = d ² * (ρ_ж – ρ_г) * g / 18 / μ_ж (3.10)

немесе

Q_н < 86400 * F * d ² * (ρ_ж – ρ_г) * g / 18 / μ_ж (3.11)

(3.11) формуласына F = π*D²/4, g = 9.81м/с², мәндер мен W_г = 1.2W_ж, қатынасын қойғаннан кейін келесі формуланы аламыз:

Q_н = 30803 _* D ² * d²_г *(ρ_ж – ρ_г) / μ_ж, м³/сут (3.12)

Есеп 3.1

Штуцер арқылы мұнайгаз қоспасы өткеннен кейін айырғышта диаметрі 30 мкм мұнай тамшылары пайда болады. Қоспа 2 МПа қысымда және 293 К температурада орналасқан.Мұнай тамшыларының тұну жылдамдығын және тік айырғыштың өткізу қабілетін анықтау керек. Егер диаметрі 0.9м, ρ_н = 800 кг/м³ ρ_ог = 1.21 кг/м³, Z = 1, μ_г = 0.000012 Па*с (жұмыс жағдайындағы газ тұтқырлығы) болса.

Берілгені: D = 0.9 м, P = 2 МПа, T = 293 К, Z = 1, d = 30 мкм, ρ_н = 800 кг/м³,

ρ_о = 1.21 кг/м³,

μ_г = 0.000012 Па*с

Табу керек: W_н =?, V =?

Шешімі:

1. Сепаратордағы газ тығыздығын анықтаймыз:

ρ_г = ρ_о * P / P_o * T_o / T * 1 / Z = 1.21*2/0.1013*273/293*1 = 21.8 кг/м³

2. Берілген диаметрдегі мұнай тамшыларының тұну жылдамдығын анықтаймыз:

W_н = d_н ² * (ρ_н-ρ_г) * g / 18 / μ_г = (30 * 10 ^-6) ² * (800-21.8)*9.81/18/0.000012 =

= 0.0318 м/c

3. Айырғыштың газ өткізу қабілетін анықтау үшін міндетті түрде газ жылдамдығын білу қажнт. Мұнай тамшылары тұну үшін келесі шарт W_н = 1.2*W_г, орындалуы керек, осыдан

W_г = W_н / 1.2 = 0.0318/1.2 = 0.0265 м/сек

4. Газ өткізу қабілеті:

V = 86400 * π * D ² / 4 * W_г * P / P_o * T_o / T * 1 / Z = 86400 * 3 / 14 * 0.9 ² / 4 * 0 / /0265 * 2 * 10 ⁶ * 273 / 1.033 / 9.81 / 10 ⁴ / 293 / 1 = 267.71 м³/сут

Есеп 3.2

Диаметрі 0,8 м болатын газға арналған тік айырғыштың өткізу қабілеті 5*10⁴ м³/тәу.-ке тең. Газ ағынында диаметрі 80мкм болатын мұнай тамшылары пайда болуы мүмкіндігін анықтау керек. Егер айырғыштағы қысым 4МПа, температура 300 К, мұнай тығыздығы 780 кг/м³, газ тығыздығы (қалыпты жағдайда) 1.20 кг/м³, жұмыс жағдайындағы газ тұтқырлығы 000012 Па*с (кг/м3), Z = 0.7.

Берілгені: D = 0.8 м, P = 4 МПа, T = 300 К, Z = 0.7, d_н = 80 мкм; ρ_н = 780 кг/м³; ρ_о = 1.20 кг/м³;

μ_г = 0.000012 Па*с;

Табу керек: W_н =?;

Шешімі:

Мұнай тамшыларының тұну шарты:

Wн > Wг

1. Газ жылдамдығын анықтаймыз:

W_г = V / S / 86400 * P_o / P * T / T_o * Z = 5.4 * 10 ^-3 * V * T * Z / D ² / P = 5.4 *

* 10 ^-3 * 5 * 10 ⁴ * 300 * 0.7 / 0.8 ² / 4 / 10 ⁶ = 0.021 м/с

2. Стокса фотмуласы бойынша мұнай тамшыларының тұну жылдамдығын анықтаймыз:

W_н = d_н ² * (ρ_н – ρ_г) * g / 18 / μ_г,

где ρ_г = ρ_о * P / P_o * T_o / T * 1 / Z = 1.2 * 4 * 10 ⁶ / 1.033 / 9.81 / 10 ⁴ * 273 / 300 / /0.7 =0.6158 * 10 ² = 61.58 кг/м³

W_г = (80 * 10 ^-6) ² * (780 – 61.58) * 9.81 / 18 / 0.000012 / 10 ^-3 = 0.2088 м/с

Тамшылар жылдамдығы мен газ жылдамдығын салыстырамыз:

W_н = 0.2088 м/с, W_г = 0.0221 м/с, W_н / W_г = 9.45

Егер мұнай тамшылары берілген диаметрде және айырғыштың берідген парпметрлерде тұнбайтын болса, онда төменгілерді есептеу керек:

а) берілген диаметрдегі тамшы тұнатындай айырғыштың қысым шамасын;

б) берілген шартта тұнатындай тамшылардың минималды диаметрін.

Есеп 3.3

Диаметрі 0.9 м болатын тік айырғыш арқылы тұтқырлығы 10*10^-3 Па*с, тығыздығы 800 кг/м³, көлемі 200 т/тәу. мұнай өтіп жатыр. Айырғыштағы мұнай деңгейнің көтерілу жылдамдығын (түсіруге кеткен уақытты есептемегенде) және осы жылдамдықта көтерілетін газ көпіршіктерінің диаметрін анықтау керек. Айырғыштағы режим: қысым 1.962 МПа, температура 300 К, газ тығыздығы 21.8 кг/м³.

Берілгені: D = 0.9 м, μ_н = 10*10^-3 Па*с, T = 300 К, Р = 1.962 МПа, ρ_н = 800 кг/м³, ρ_г = 21.8 кг/м³,G = 200 т/сут;

Табу керек: W_н =?, d_г =?;

Шешімі:

Газ көпіршіктерінің қалқып шығу шарты:

W_н < W_г

1. Мұнай деңгейінің көтерілу жылдамдығын анықтау қажет:

W_н = Q / 86400 / S = G / 86400 / S / ρ_н = 200 * 10 ³ * 4 / 86400 / 3.14 / 0.9 ² / 800 = = 0.00455 м/с

2. Газ көпіршіктерінің қалқып шығу жылдамдығы мұнай деңгейінің көтерілу жылдамдығынан 1.2 есе артық болуы керек. Осыдан:

W_г = 1.2 * W_н = 1.2 * 0.00455 = 0.00546 м/с

3. Берілген жылдамдықта көтерілетін газ көпіршіктерінің диаметрін Стокс формуласымен анықтаймыз:

d_г = ²√(18 * μ_н * W_г / (ρ_н – ρ_г) / g) = ²√ (18 * 10 * 10 ^-3 * 5.46 * 10 ^-3 / (800 – 21.8) /

/ 9.81) = 3.59 * 10 ^-4 (м) = 0.36 (мм)