Корреляционные связи физико-химических свойств нефти

Корреляционные связи физико-химических свойств нефти

 

Задача 1.4

Найти плотность сепарированной нефти первого месторождения при температуре 64 оС, если плотность ее при 20 оС равна 861 кг/м3, и нефти второго месторождения при 64 оС, если плотность ее при 20 оС равна 894 кг/м3.

Решение:

если ;  

,

аналогично для второго месторождения:

 

Задача 1.16

Найти молярную массу сепарированной нефти N месторождения, если ее плотность 894 кг/м3, вязкость 11,56 *10-4 при 20 оС и атмосферном давлении.

Решение:

µд = µд*ρн = 894*11,56*10-4 = 1033*10-3

=

Молярную массу сепарированной нефти определяют по формуле Крего, для этого находят относительную плотность нефти при температуре 15,5 оС. Как рассчитано раннее, коэффициент термического расширения нефти плотностью 894 кг/м3 равен 0,747∙10 - 3 1/ оС, тогда плотность нефти при 15,5 оС будет:

,

Так как относительная плотность по воде в 1000 раз меньше, то по формуле Крего:

,

 

Задача 1.17

Определить вязкость сепарированной нефти Линейного месторождения при 64оС, если известна только ее плотность при 20 оС в поверхностных условиях, равная 894 кг/м3.

Решение:

; ;

,

где ;

 

 если 10 ≤ μ ≤ 1000 мПа·с, то С = 100, 1/мПа·с;  а = 1.44·10-3, 1/ оС

 

 

 

Расчет водонефтяной эмульсии

 

Задача 2.1

Пластовая вода плотностью 1041 кг/м3 и нефть плотностью 820 кг/м3 при добыче образуют эмульсию. Рассчитать плотность эмульсии, если известно, что она содержит 40% чистой воды, а минерализация обусловлена NaCl.

 

Решение:

Плотность эмульсии определяется по формуле

Исходя из плотности пластовой воды по таблице находим соответствующее содержание растворенных солей Х, %:

при ρв = 1041 кг/м3    Х = 6%

Рассчитываем содержание воды и растворенных солей в эмульсии:

,

Плотность эмульсии:

 

Задача 2.3

В сборный коллектор после первой ступени сепарации дожимными насосами перекачивается обводненная продукция L скважин с дебитами Дебиты скважин, м3/сут Q1 =68;Q2 =72;Q3=75;Q4=81;Q5 =150 м3/сут (в условиях сборного коллектора). Массовая обводненность продукции каждой j-той скважины в условиях сборного коллектора составляет W1=0,3;W2=0,4;W3=0,35; W4=0,42;W5=0,9.  Известны значения плотности нефти ρн=830 и воды ρв =1066 после дожимных насосов.

Найти:

• массовую долю воды в смеси продукций всех скважин (массовую обводненность);
• плотность эмульсии в сборном коллекторе (плотность смеси эмульсий всех скважин).

 

 

Решение:

1. Определение массовой обводненности  смеси продукции скважин.

Известно, что массовая доля компонента в смеси gi – это отношение массы i-го компонента к суммарной массе смеси L компонентов (1.1).

 

1≤  i≤ L.

В частном случае, массовая доля воды в водонефтяной эмульсии W -это отношение массы воды в эмульсии к массе водонефтяной эмульсии:

,                                                                                   (5.18)

 

где mэ – масса водонефтяной эмульсии, кг,

 

mэ =mв + mн,                                                                             (5.19)

 

где mн - масса нефти в эмульсии, кг.

Исходя из уравнений (1.1)и (5.18), можем записать:

.                                                                       (5.20)

Из уравнения (5.18) следует, что масса воды в продукции j-той скважины равна:

 

mвj =Wj∙mэj.                                                                               (5.21)

 

Тогда уравнение (5.20) примет вид:

                                                                   (5.22)

Зная дебит скважины, массу эмульсии j-той скважины можно рассчитать по уравнению:

 

mэj = Qj∙ρэj∙t,                                                                              (5.23)

где t - время, с.

Учтем, что плотность эмульсии - это

.                                       (5.24)

 

Подставляем уравнения (5.23) и (5.24) в уравнение (5.22):

 

После преобразований получаем:

. (5.25)

 

 

Подставляем числовые значения из условия задачи, получим:

 

Wсм = 0,42

 

2. Определение плотности эмульсии  в сборном коллекторе.

По определению, плотность смеси веществ - отношение массы к объему этой смеси:

.                         (5.26)

По этому определению и условиям задачи можем записать:

                                                                          (5.27)

Зная дебит скважины, объем эмульсии j-той скважины можно рассчитать по уравнению:

 

Vэj= Qj∙t                                                                                     (5.28)

 

Подставив (5.23) и (5.28) в (5.27) , получим:

                                                                   (5.29)

 

С учетом выражения (5.24) для плотности эмульсии:

(5.30)

Подставляя значения параметров из условия задачи, получаем:

ρсм = 946,1 кг/м3

 

Гидравлический расчёт трубопроводов

 

Задача 4.3

Задан перепад давления на сборном коллекторе 0,25 МПа. Известны: массовый расход нефти 3500 т/сутки, плотность нефти 0,848 т/м3 и ее кинематическая вязкость 1,633* м2/с, длина его 15 км, шероховатость стенок трубы 0,1. Определить графоаналитическим способом диаметр коллектора для перекачки нефти.

Решение:

Последовательно задаемся рядом произвольных значений d.

= м/с;

= ;

= ;

;

 

              

d, м	W, м/с	Re	l	DPZ, МПа
0,25	0,974	1491	0,051	1,507
0,30	0,759	1355	0,042	1,105
0,35	0,505	1295	0,032	0,910
0,40	0,450	1150	0,027	0,865
0,45	0,285	1060	0,020	0,758

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                              

 

 

 

Задача 4.4

В начало сборного коллектора длиной 7 км, диаметром 0,312 м подают товарную нефть в количестве 240 т/ч, вязкостью 25 мПа∙с и плотностью 870 кг/м3. Из сборного коллектора нефть отбирают в трех точках, соответственно, 40 т/ч, 30 т/ч. Расстояния от начала коллектора и до точек отбора нефти, следующие 1500 м, 200 м, 2500 м. Определить общий перепад давления, если начальное давление равно 3 МПа. Сборный коллектор проложен горизонтально и местных сопротивлений не имеет.

 

Решение:

Алгоритм решения данной задачи заключается в представлении сложного трубопровода состоящим из нескольких участков, различающихся по величине расходов. Каждый участок рассчитывается отдельно как простой трубопровод (см задачу 4.1.). Общий перепад давления равен сумме потерь давления по участкам.

Вначале определяют скорость нефти до первой точки отбора

=

Режим движения на данном участке турбулентный, так как

= (зона Блазиуса).

Коэффициент гидравлического сопротивления λ определяют для каждого участка в отдельности.

= ; 

Потери давления на первом участке определяют по формуле:

=

Для определения потерь давления на втором участке вначале рассчитывают скорость потока нефти

=

Режим движения на данном участке турбулентный, так как

=

;

Потери давления на втором участке

 

Аналогично скорость нефти на третьем участке:

=

Режим движения на данном участке турбулентный, так как

=

Коэффициент гидравлического сопротивления

;

Потери давления на третьем участке

Общий перепад давления получают при сложении перепадов на отдельных участках

ΔР=∑Рi= 44,1 + 7,8 + 16,9 = 68,8 кПа

 

Задача 4.5

По трубопроводу d=267мм перекачивается G=185т/ч воды плотностью ρ=869кг/м3 и вязкостью µ=0,403*10-4м2/с. Для снижения потерь напора на части его длины предложено или увеличить диаметр трубы (врезать вставку d=359мм) или подключить лупингd=359мм такой же длины. Пренебрегая местными сопротивлениями, определить, в каком варианте потери напора на участке трубопровода снизятся в большей степени.

Рекомендации. Поскольку длина лупинга и вставки одинакова, целесообразно сравнивать гидравлические уклоны трубопровода, лупинга и вставки.

Решение:

1. Вычисляем  объемный расход нефти:

 

2. Рассчитываем  скорость движения в трубопроводе:

3. Рейнольдс:

  

4. Определение  режима движения и зоны сопротивления. Каждому режиму движения соответствуют  коэффициенты формулы Лейбензона. (таблица 4.1.)

5. Рассчитываем  гидравлический уклон трубопровода:

 

6. Скорость  движения во вставке:

Расход через вставку равен расходу в трубопроводе, поэтому:

 

7. Рейнольдс:

   

8. Определение  режима движения и выбор зоны  сопротивления во вставке.

9.Расход  через лупинг

 

10.Скорость  в лупинге:

  

11. Рейнольдс:

  

12. Определение  режима движения и выбор зоны  сопротивления для лупинга.

13.Если режимы  движения и зоны сопротивления  в трубопроводе, вставке и лупинге  одинаковы, тогда: определяем гадравлические уклоны вставки и лупинга. (Если нет - решение прекращаем, требуется изменить диаметры лупинга или вставки)

14.Гидравлический  уклон вставки:

  

14.Гидравлический  уклон лупинга:

  

15. Сравниваем  величину снижения потерь напора  при вставке и при лупинге:

 и      

Так, как nВ <nЛ значит потери напора на участке трубопровода снизятся в большей степени при лупинге.