Моделирование физико-химических свойств и состава нефтей и

Экспериментальные исследования и
моделирование состава и свойств нефти,
товарных нефтепродуктов, газа и газового
конденсата
Руководитель: асс. каф. ХТТ ИПР ТПУ, к.х.н., Бешагина Е.В.
Природный газ, газовый
конденсат и нефть
поступающие из скважин,
содержат большое количество
различных примесей, которые
препятствуют их дальнейшей
транспортировке и
переработке.
2
НАПРИМЕР, содержание пыли и механических
примесей в газе способствует истиранию металла,
вызывает его износ, приводит к выходу из строя
уплотнительных колец, клапанов и гильз цилиндров
поршневых компрессоров, снижает их коэффициент
полезного действия. Механические частицы
отлагаются на поверхности труб и резко снижают
коэффициент теплопередачи.
3
Другой важной проблемой является
наличие влаги, которая вызывает коррозию
оборудования.
4
При обработке газового конденсата, за счет
снижения температуры в системе, происходит
конденсация водяных паров и, следовательно,
образование в ней водного конденсата.
Гидраты, отлагаясь в газопроводах, уменьшают их
сечения, а иногда приводят к аварийным
остановкам.
5
Основной проблемой при подготовке нефти на
старых месторождениях является ее
обезвоживание и обессоливание, так как в
процессе эксплуатации повышается доля воды в
сырой нефти и изменяются ее физикохимические свойства.
Нефть
Вода
6
На практике проблему обезвоживания
чаще всего решают без глубокого анализа
причин плохого разделения: за счет
увеличения объемов оборудования,
повышения расхода реагента, температуры,
что приводит к росту расходов на
подготовку нефти.
7
Известно, что вопросы проектирования и
оптимизации процессов на действующих
установках подготовки нефти (УПН) и газа
(УКПГ) решаются в основном опытным
путем, что всегда сопряжено с большой
вероятностью ошибок и недочетов,
которые, в основном, устраняются уже на
стадии эксплуатации.
8
Актуальной задачей является применение
методов математического моделирования для
сокращения времени проектирования и
трудоемкости, а также увеличение
эффективности исследования
технологических режимов, прогнозирования
протекания процессов первичной подготовки
нефти, газа и газового конденсата в динамике
разработки месторождения и оптимизации
процессов
9
Моделирование физико-химических свойств и
состава нефтей и газового конденсата с
применением современных САПР (HYSYS)
Преимущества Aspen HYSYS
• Наличие более 20 различных методов расчета термодинамических и
физических свойств;
• более 2000 библиотечных компонентов, более 16000 пар бинарных
коэффициентов;
• специальный пакет для работы с нефтяными смесями и
лабораторными анализами нефтей;
• удобный графический интерфейс PFD (Process Flowsheet Diagram);
• С помощью набора встроенных утилит возможен расчет
– точки росы по воде и углеводородам;
– кривых разгонок (ГОСТ, ИТК, вакуумная разгонка и т.д.);
– товарных свойств нефтепродуктов.
10
Рисунок 1 – Параметры,
используемые при
характеризации нефтяных
смесей
Рисунок 2 – Представление
нефтяной смеси в виде
псевдокомпонентов
11
Рисунок 3 – Графики
свойств нефти
Рисунок 4 –
Формирование потока
нефти в графической
среде PFD
12
Лабораторные исследования
состава и физико-химических свойств нефти
Анализатор серы
Определения предельной
температуры фильтруемости ДТ
Для тестирования
смазки ДТ
Хроматограф для определение содержания
углеводородов С1…С13 и расчета физикохимических параметров бензинов
Важнейшими характеристиками свойств сырой нефти являются:
плотность, содержание серы, фракционный состав, а также вязкость и
содержание воды, хлористых солей и механических примесей.
Фракционированная перегонка нефти
При фракционной перегонке
нефти получаются дистилляты,
отвечающие различным пределам
температур кипения и
перерабатываемые затем на
соответствующие нефтепродукты —
бензин, керосин, масла.
Плотность нефти, зависит от содержания
тяжелых углеводородов, таких как парафины и
смолы.
Вязкость определяется структурой
углеводородов, составляющих нефть, т.е. их
природой и соотношением, она характеризует
свойства перекачивания нефтии
нефтепродуктов
План выполнения творческих проектов
Экспериментальные исследования и моделирование
состава и свойств нефти, товарных
нефтепродуктов:
1. Сравнение физико- химических свойств нефтей различных
месторождений, анализ влияния на получаемые товарные
продукты.
2. Экспериментальное определение фракционного состава
различных нефтей.
3. Моделирование физико-химических свойств и состава нефтей
с применением HYSYS и PRO II.
4. Экспериментальное исследование товарных и
эксплуатационных свойств нефтепродуктов.
16
Экспериментальные исследования и
моделирование состава и свойств газа, газового
конденсата
1. Сравнение физико- химических свойств газового
конденсата различных месторождений, анализ
влияния на получаемые товарные продукты.
Хроматографический анализ газа.
2. Моделирование физико-химических свойств и
состава газа и газового конденсата с
применением HYSYS и PRO II.
3. Экспериментальное исследование товарных и
эксплуатационных свойств товарных продуктов.
17