Низкотемпературная сепарация газа. Термодинамические основы. Технологические схемы

n Процесс сепарации является основным технологическим процессом промысловой подготовки газа и нефти на газоконденсатных и нефтяных месторождениях. Сепараторы применяют для разделения газовой фазы от жидкой и твердой фаз. Газовые сепараторы используют для отделения от природного газа капель углеводородного конденсата и воды, а также твердых частиц, выносимых из пласта потоком флюида. Нефтяные сепараторы применяют для разделения нефти и растворенного в ней газа (нефтяной газ).

n Эффективность процесса сепарации при подготовке газа и нефти во многом определяет качество газа, нефти и углеводородного газоконденсата, предъявляемое для их последующего транспорта.

n Продукция скважин, добытая из газовых и газоконденсатных месторождений, представляет собой сложную гетерогенную систему, состоящую из газовой фазы, содержащей пары и взвешенные капли воды и тяжелых углеводородов (УВ) (нефти или конденсата) и твердых частиц породы.

n Систему, состоящая из дисперсионной газовой фазы со взвешенными частицами жидкой и твердой фаз (дисперсная фаза), называют аэрозолем.

Процесс разделения на газовую, жидкую и твердую фазы называется сепарацией.
Сепарация происходит в результате действия сил тяжести, инерционной и центробежной сил, поверхностных сил.

В промысловой практике для разделения продукции скважин применяют различные технологические системы сепарации. Выбор системы сепарации зависит от физических свойств и состава газожидкостного потока, технологического режима работы скважины, требований к транспортируемому газу

Одним из важных узлов технологических схем подготовки газа к транспорту являются сепарационные устройства, которые должны обеспечивать качество очистки газа, а также предотвращать потери конденсата, дорогостоящего абсорбента и обеспечивать гидравлическую эффективность газопроводов.

Эффективность работы сепаратора зависит от многих факторов.
К ним относятся: состав и физические свойства газа, жидкости и твердых частиц; содержание капельной жидкости и твердых частиц в газовой фазе; нагрузки аппарата по газу и жидкости; дисперсность жидкой и твердой фаз в сепарируемом потоке; конструкция сепарационного элемента с точки зрения его интенсификации; количество ступеней сепарации; техническое обслуживание и ремонтопригодность аппарата.

Сущность процесса сепарации

n Разделение газовых дисперсных потоков с выделением капель жидкости и/или твердых частиц осуществляется следующими способами:

n осаждение под действием силы тяжести;

n осаждение под действием центробежной силы;

n осаждение под действием инерционных сил;

n орошение (мокрая очистка);

n фильтрование;

n осаждение под действием электрического поля;

n разделение под действием акустического (волнового) поля.

 

Принципиальная технологическая схема установки НТС
С-1, С-2, С-3-сепараторы; Т-1, Т-2-рекуперативные теплообменники;
Р-1, Р-2-разделители; ТДА-турбодетандерный агрегат; Э - эжектор

 

 

Билет №8

1. Современное представление о законах фильтрации жидкостей и газов в нефтегазоводоносных пластах. Отклонения от линейного закона фильтрации.

 

 

2. Проектирование разработки газоконденсатных месторождений на истощение. Особенности фазовых превращений. Проблема конденсатоотдачи.

Главная особенность разработки газоконденсатных месторождений— возможность в результате снижения давления выпадения конденсата в пласте, стволе скважины и наземных сооружениях. Конденсат — ценное сырье для химической промышленности, поэтому необходимо наиболее полное извлечение конденсата из пласта при рациональной системе разработки месторождения.

В настоящее время газоконденсатные месторождения разрабатываются на истощение (без поддержания пластового давления) как чисто газовые или с поддержанием давления в пласте.

Разработка газоконденсатных месторождений на истощение обеспечивает одновременную добычу газа и конденсата, высокий коэффициент газоотдачи при минимальных, по сравнению с другими методами, затратах. Однако конденсатоотдача месторождений оказывается невысокой, так как конденсат, выпадающий в пласте по мере снижения пластового давления, считается безвозвратно потерянным.

Предотвратить или снизить количество выпавшего конденсата можно путем полного или частичного поддержания пластового давления, которое осуществляют двумя способами: закачкой сухого газа в пласт или искусственным заводнением месторождения.

Разработка газоконденсатного месторождения с поддержанием пластового давления путем закачки сухого газа (сайклинг-процесс) обеспечивает наиболее высокую конденсато- и газоотдачу месторождения. В начальный период разработки месторождения с помощью сайклинг-процесса товарный продукт — конденсат, при этом осушенный (отбензиненный) газ возвращается в залежь. После извлечения основного количества конденсата месторождение разрабатывается как чисто газовая залежь на истощение. Применяют процессы различных видов — полный сайклинг (с закачкой всего добываемого газа), неполный сайклинг (с возвращением в пласт части добываемого газа), канадский сайклинг (газ закачивается в летний период, а отбирается в период наибольшего потребления).

 

СХЕМЫ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ

В процессе разработки месторождений в пластах непрерывно изменяется давление, количественное соотношение газа и нефти. Это сопровождается непрерывными изменениями состава газовой и жидкой фаз со взаимным их переходом.

Особенно интенсивные процессы таких превращений происходят при движении нефти по стволу скважины. Из-за быстрого падения давления из нефти выделяется значительное количество газа, и около устья поток превращается иногда в тонкодисперсную взвесь капель нефти в газовой среде.

Дальнейшее движение нефти к потребителю также сопровождается непрерывными фазовыми превращениями, например, из нефти, уже не содержащей газ, стараются извлечь и уловить наиболее летучие жидкие фракции для уменьшения потерь нефтепродуктов от испарения при хранении их в резервуарах.

Естественные углеводородные системы состоят из большого числа компонентов, причем это не только углеводороды парафинового ряда, но и углеводороды, относящиеся к другим группам. Фазовое состояние смеси углеводородов зависит от ее состава, а также от свойств индивидуальных компонентов.

Типичная фазовая диаграмма многокомпонентной смеси (рис.21) в координатах давление - температура имеет петлеобразный вид, т.е. отличается от соответствующей фазовой диаграммы чистого вещества, изображающейся в виде одной монотонно – возрастающей, вогнутой к оси температур кривой с одной конечной (критической ) точкой. Прежде чем перейти к обсуждению особенностей этой диаграммы, дадим определение некоторых важных физических понятий, связанных с этой диаграммой.

«Критическая точка» (точка К на рис. 21) соответствует значениям давления и температуры, при которых свойства каждой фазы становятся идентичными.

«Критическая температура» — температура, соответствующая критической точке.

«Критическое давление» — давление, соответствующее критической точке.

«Интенсивные свойства» — это такие свойства, которые не зависят от количества рассматриваемого вещества.

«Экстенсивные свойства» — свойства, прямо пропорциональные количеству рассматриваемого вещества.

«Кривая А точек начала кипения» — кривая, проходящая через точки, соответствующие, давлениям и температурам, при которых при переходе вещества из жидкого состояния в область двухфазного состояния образуется первый пузырек газа.

«Кривая точек росы b » — кривая, проходящая через точки, соответствующие давлению и температуре, при которых при переходе вещества из парообразного состояния в область двухфазного состояния образуется первая капелька жидкости.

«Двухфазная область» — область, ограниченная кривыми точек начала кипения и точек росы, внутри которой газ и жидкость находятся в состоянии равновесия.

«Крикондентерм» ( М ) — наивысшая температура, при которой жидкость и пар могут сосуществовать в равновесии.

 

«Криконденбар» (N) — наибольшее давление, при котором жидкость и пар могут сосуществовать в равновесии.

«Ретроградная область» (закрашенная площадь на рис. 21) — любая область, в пределах которой конденсация или парообразование происходят в направлении, обратном обычным фазовым изменениям.

«Ретроградная конденсация» (ограничена кривой KDM) означает, что жидкость конденсируется или при снижении давления при постоянной температуре (линия ABD), или при увеличении температуры при постоянном давлении (линияFGA

«Ретроградное испарение» (ограничена кривой NHK) означает, что образование пара происходит при уменьшении температуры при постоянном давлении (линия AGF) или при увеличении давления при постоянной температуре (линия DBA).

«Линия постоянного объема» (качественные линии) — линии, проходящие через точки одинакового объемного содержания жидкости внутри двухфазной области.

Из рассмотрения рис. 21 могут быть сделаны некоторые важные наблюдения. Кривая точек начала кипения и кривая точек росы сходятся в критической точке. Кривая точек начала кипения соответствует 100% содержания жидкости в системе, а кривая точек росы —100% содержания газа. Заштрихованные площади соответствуют области ретроградных явлений. Площадь, ограниченная кривыми, проходящими через точки KBMD, соответствует области изотермической ретроградной конденсации.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. Рабочее тело и параметры его состояния. Основные законы идеального газа.
2. X. Технологические процессы отделочных работ.
3. Анализ состояния оборудования, эффективности работы элементов технологической схемы
4. Анализ функциональной схемы, получение ЧМ колебаний.
5. АРТ –ТЕРАПИЯ.. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ. ФОРМЫ И МЕТОДЫ. МЕХАНИЗМЫ ЛЕЧЕБНОГО ДЕЙСТВИЯ. ПОКАЗАНИЯ И ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ.
6. Базовые схемы включения операционных усилителей
7. Вертикальные маркетинговые схемы распределения
8. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ РЕАЛЬНОГО ГАЗА.
9. Выбор главной схемы электрических соединений
10. Выбор конструктивной схемы арки
11. Выбор схемы присоединения потребителей тепла ГВС.
12. Выбор схемы с.н. и трансформаторов с.н..