Neft maxsulotlarining kristallanishi reja Neft maxsulotlarini kiristalnilishi

NEFT MAXSULOTLARINING KRISTALLANISHI
Reja
1.Neft maxsulotlarini
2.Neft maxsulotlarini kiristalnilishi
Neftning g'ovakli muhitda gorizontal quduqqa o'tishida uning fazaviy tarkibini o'zgartirish jarayoni ko'rib chiqiladi.
Uch fazali ko'p komponentli muhitning termodinamik muvozanat holatini aniqlaydigan tenglamalar tizimi tuzilgan. Gaz-neft-parafin tizimining P-T diagrammasi tuzildi, bu neftda kerosinning suyuq va qattiq fazalari mavjudligining PT hududlarini aniqlash imkonini beradi. Bosim pasayganda neftda kerosin kristallanish jarayonini belgilovchi asosiy omil gaz fazasining evolyutsiyasi (degassatsiya) ekanligi ko'rsatilgan.
Mumning kristallanishi va kerosin konlarining shakllanishi neftni ishlab chiqarish va tashish jarayonida yuzaga keladigan keng tarqalgan asoratlar turidir. Bu muammo, ayniqsa, tubining bosimi neftning gaz bilan to'yingan bosimidan past bo'lgan sharoitlarda gorizontal quduqlardan foydalangan holda yuqori parafinli neftli konlarni o'zlashtirishda dolzarbdir. Bunda neftni gazsizlantirish kerosin cho'kishining aniqlovchi mexanizmiga aylanadi va bu holda gorizontal quduq bo'ylab haroratning ozgina o'zgarishi tufayli odatiy harorat mexanizmi ikkinchi darajali rol o'ynaydi. Maqolada [1] biz ushbu masala bo'yicha eksperimental tadqiqotlar natijalarini taqdim etdik va ushbu maqolada biz termodinamik jarayonlarni o'rganishga asoslangan matematik modelni taqdim etdik.
Muammoning fizik-texnik bayoni
Neftning g'ovak muhitda (kollektorda) quduqqa harakatlanishida uning fazaviy tarkibini o'zgartirish jarayoni ko'rib chiqiladi. Neft uglevodorodlarning ko'p komponentli aralashmasi sifatida qaraladi: metan, etan va boshqalar. - jami N komponent.
Kollektorning chuqurligida neft in-situ bosim ostida termodinamik muvozanat holatidadir. Quduqqa yaqinlashganda bosim pasayadi va bir nuqtada u gaz bilan to'yinganlik bosimidan kamroq bo'ladi P _sat . Termodinamik muvozanatning siljishi tufayli neft va kerosin (og'ir uglevodorodlar) cho'kmalaridan erigan gaz (engil uglevodorodlar) ajralib chiqa boshlaydi va bu jarayonlar eruvchanlik koeffitsientlari orqali o'zaro bog'liq bo'lib, qo'shimcha ravishda birinchisi issiqlikni yutish bilan boradi va ikkinchisi ozod qilish bilan. Bosim va haroratning o'zgaruvchan qiymatlariga qarab yog 'komponentlari kontsentratsiyasining o'zgarishini aniqlash kerak.
Asosiy taxminlar:

• 
  Ko'rib chiqilayotgan barcha jarayonlar shu qadar sekin boradiki, har bir nuqtada vaqtning har bir momentida fazalarning mahalliy termodinamik muvozanati mavjud;
  
• 
  Neft bir hil g'ovak muhitda gorizontal harakat qiladi;
  
• 
  Suv ombori bo'ylab tabiiy harorat T _pl doimiy; tom va taglik bilan issiqlik almashinuvining suv omboridagi harorat maydoniga ta'siri e'tiborga olinmaydi; muhitning harorati faqat fazali o'tishlarning issiqligi tufayli o'zgaradi;
  
• 
  Kerosin kristallarining g'ovakli muhitda yog' bilan o'tishi yo'q: cho'kma parafin kristallari g'ovak muhitning "skeleti" ga joylashadi.
  

Tenglamalar tizimi
Ko'p komponentli sistemada fazalar muvozanatining sharti, ma'lumki [2], barcha fazalardagi har bir komponentning qisman termodinamik Gibbs potentsiallarining ph tengligidir . Biroq, ichki energiya va entropiya ifodalarida ixtiyoriy konstantalar mavjudligi sababli amaliy masalalarni yechishda koʻpincha ph ning oʻrniga fugacity yoki fugacity f [3,4] deb ataladigan boshqa termodinamik funktsiyadan foydalanish qulayroqdir. Bu miqdorning analitik ta'rifi differensial tenglamadir
bu yerda ph va V mos ravishda termodinamik potentsial va mol uchun hajmdir. Ideal gaz uchun uchuvchanlik bosimga teng, ideal gazlar aralashmasi uchun esa har bir komponentning qisman bosimiga teng. Haqiqiy gaz uchun holat tenglamasi ko'pincha shaklda yoziladi
Bu erda o'lchamsiz siqilish koeffitsienti Z koeffitsientlari (virial kengayish koeffitsientlari) A ( T ), C ( T ), ... haroratga [3] bog'liq bo'lgan qator shaklida ifodalanishi mumkin :
(1) integratsiyalashgan holda, biz uchuvchanlik va siqilish omili Z o'rtasidagi bog'liqlikni topamiz [5]:
Bu erda integratsiyaning pastki chegarasi p ₀ sifatida shunday past bosimni olish kerakki, gazni ideal deb hisoblash mumkin. Kondensatsiyalangan holat uchun fugacity atamaning kelib chiqishi bo'lgan ma'lum bir haroratda to'yingan bug' bosimiga tengdir.
Fazaviy muvozanatda (shuningdek, har qanday termodinamik muvozanatda) harorat va bosimning mahalliy qiymatlari barcha komponentlar va fazalar uchun bir xil bo'ladi va bu holda (1) ta'rifdan ko'rinib turibdiki, fugacity tengligi bir xil tarzda amalga oshiriladi. termodinamik potentsiallarning tengligidan:

Shuning uchun fazalar muvozanatining sharti Gibbs potentsiallarining tengligi shaklida emas, balki o'zgaruvchanlik tengligi shaklida yozilishi mumkin (va qulayroq).
Berilgan tarkibdagi suyuqlik-gaz aralashmasining modeli
Modellashtirish uchun dastlabki ma'lumotlar quyidagilardir: bosim r , harorat T va moyning komponentli molyar tarkibi z _i ( i = 1, 2, ..., N ); N - aralashmadagi komponentlar soni. Har bir komponentning gaz V , suyuqlik L ning mol ulushlarini , shuningdek, gaz y _i va suyuqlik x _i fazalarining mol ulushlarini topish talab qilinadi (jami 2 N +2 qiymat). Tenglamalar tizimini quyidagicha yozish mumkin:
Bu sistemada (5) N tenglama gaz f _i,V va suyuqlik f _i,L fazalardagi har bir komponentning termodinamik muvozanat holatini tavsiflaydi; quyidagi N tenglamalar (6), shuningdek (7) va (8) tenglamalar fazalardagi komponentlarning moddiy balansini tavsiflaydi. Shunday qilib, harorat va bosimga qarab 2 N +2 miqdorni aniqlash uchun 2 N +2 tenglama mavjud . Gaz f _i,V va suyuqlik f _i,L fazalaridagi komponentlarning uchuvchanliklarini virusli kengayish koeffitsientlari A ( T ) yordamida (3) formula bilan aniqlash mumkin,C ( T ) va boshqalar, yoki holat tenglamasi yordamida. Uglevodorodlar aralashmasi uchun Peng-Robinson tenglamasi eng muvaffaqiyatli hisoblanadi [5]:
bu erda a ( T ) va b - tajriba yo'li bilan aniqlangan koeffitsientlar.
Berilgan tarkibdagi suyuqlik-qattiq sistemaning modeli
Parafin cho'kishi jarayoni gazning chiqishi paytida suyuqlik fazasining uchuvchanligining o'zgarishi natijasida yuzaga keladigan neft-parafin tizimining fazaviy muvozanatdan chetga chiqishi bilan belgilanadi. Qattiq fazaning molyar ulushi K _i qattiq va suyuq fazalarning muvozanat konstantalari bilan qulay tarzda ifodalanadi , ular har bir komponent uchun quyidagi tarzda hisoblanadi [5]:
Bu erda f _i, L , f _i, S - i - komponentning suyuq va qattiq fazalardagi uchuvchanligi , mos ravishda x _i , s _i - har bir komponentning suyuq va qattiq fazalarining molyar ulushlari, D V _i. suyuq va qattiq fazalardagi molyar hajmlardagi farqdir. (9) formuladagi g _i,L va g _i,S qiymatlari suyuqlik va qattiq fazalardagi i -komponentning faollik koeffitsientlari bo'lib , ular haqiqiy eritma komponentlarining uchuvchanligining o'zgaruvchanligidan og'ishini tavsiflaydi. ideal (Raul qonuniga bo'ysunish) [3-5]:
sof i  -chi komponentning o'zgaruvchanligi qayerda . Faoliyat koeffitsientlari makromolekulyar komponentlarning eruvchanligi bo'yicha eksperimental ma'lumotlardan aniqlanadi:
Bu erda d _iL , d _iS - i - komponentning suyuq va qattiq fazalarining eruvchanlik koeffitsientlari (N/m ² ) . Suyuq-gaz aralashmasi uchun ham suyuqlik f _i,L va qattiq f _i, S fazalardagi komponentlarning uchuvchanliklari holat tenglamasi yordamida aniqlanadi. Bir qator o'zgarishlardan so'ng, muvozanat doimiy suyuqlik - qattiq uchun hisoblash formulasi shaklni oladi [6]:
Bu yerda A _i = 0,0365 mol/kg, B _i = 2,79×10 ^{-5 mol/(kg×K) -} M _i komponentlarning molyar massalari o‘rtasidagi korrelyatsiya munosabatlaridan topilgan empirik koeffitsientlar, D H fazalar o‘tishlarining molyar entalpiyalari. _i va qotib qolish temperaturalari T _i , S [7-9].
Raqamli simulyatsiya natijalari
Hisob-kitoblar yuqori viskoziteli moyning chuqur namunasi uchun amalga oshirildi (qovushqoqligi 110 cP), uning tarkibiy tarkibi 1-jadvalda keltirilgan.
1-jadval. Chuqur namunadagi No1, 106-quduqning tarkibiy tarkibi.
Chuqur namunadagi No1, 106-quduqning tarkibiy tarkibi.

Komponent	Komponent tarkibi, %		Komponent		Komponent tarkibi, %
	katta	molar		katta	molar
Metan	3.578	39.503	C18	4.436	3.093
Ethan	0,053	0,311	C19	3.758	2.483
Propan	0,006	0,025	C20	3.618	2.272
Izobutan	0,01	0,03	C21	3.236	1.936
N-butan	0,007	0,023	C22	3.534	2.019
Izopentan	0,009	0,023	C23	3.254	1.778
N-pentan	0,015	0,037	C24	3.364	1.763
C6	0,033	0,068	C25	3.214	1.617
C7	0,241	0,426	C26	2.432	1.177
C8	0,985	1.528	C27	2.764	1.288
C9	1.4	1.934	C28	2.43	1.092
10-savol	1.705	2.122	C29	2.72	1.181
C11	2.373	2.694	C30	2.322	0,974
C12	2.772	2.887	C31	2.151	0,874
C13	3.713	3.574	C32	1.827	0,719
C14	3.912	3.499	C33	1.927	0,736
15-savol	4.376	3.656	C34	1.873	0,694
C16	3.907	3.061	C35	1.766	0,636
C17	4.232	3.123	Guruh 36+	7.931	15.956

Dala ma'lumotlariga ko'ra, rezervuarning dastlabki bosimi 78 atm., rezervuar harorati 16 ^° S. Ma'lumotlardan ko'rinib turibdiki, neftda ko'plab yuqori molekulyar birikmalar C36 ⁺ (umumiy mol ulushi deyarli 16%), shuningdek, ko'p metan - deyarli 40%. Aynan shunday namunani tanlash gaz fazasining kerosin kristallanish jarayoniga ta'sirini sifatli tasvirlash imkonini berdi.
Hisoblash algoritmi 3 bosqichdan iborat :

1. 
   Komponentlarning mol fraktsiyalari, hosil bo'lish harorati va bosimi o'rnatiladi;
   
2. 
   (5)-(8) tenglamalar tizimi yechilgan, ya'ni. neft-gaz tizimidagi fazalar muvozanati hisoblanadi;
   
3. 
   Qolgan suyuqlik fazasida "neft-parafin" tizimidagi fazaviy muvozanat hisoblab chiqiladi, ya'ni. (9)-(12) tenglamalar yechilgan.
   

Hisoblash algoritmi maqolada batafsil tavsiflangan [6].
Simulyatsiya natijalariga ko'ra, qatlam harorati (T pl =16 o C) va bosim (P pl = 78 atm.) yaqinida qattiq makromolekulyar yog 'birikmalari konsentratsiyasining o'zgarishi diagrammasining P-T bo'limi chizilgan (1-rasm). ). Ushbu grafikga ko'ra, rezervuar harorati va bosimining dastlabki qiymatlarida taxminan. Uglevodorodlarning 32% qattiq holatda bo'lib, bu neftning yuqori yopishqoqligining sababidir.
Rasmdagi diagrammaning yana bir xususiyati. 1 - bosim ortib borishi bilan qattiq komponentlar kontsentratsiyasining izolyatorlari qiyaligining o'zgarishi tendentsiyasi. Izoliniyalarning bunday xatti-harakatlarining sabablarini aniqlash uchun rezervuar tizimining namunasi hisoblab chiqilgan - bir xil moy, lekin undan C2-C5 komponentlari chiqarib tashlangan; natija 2-rasmda ko'rsatilgan.
Bu raqam gazsizlantirish chizig'ini ko'rsatadi, ya'ni. yagona yorug'lik komponentining gazga o'tish liniyasi (metan); bu chiziqdan yuqorida tizimning birorta komponenti gazsimon holatda emas. (Haqiqiy neft uchun bir nechta bunday chiziqlarni chizish mumkin: C1 (metan), C2 (etan) va boshqalar uchun, shuning uchun u erda degassatsiya jarayoni asta-sekin sodir bo'ladi). Degazatsiya chizig'idan yuqorida, qattiq yog 'komponentlarining kontsentratsiyasiga faqat harorat gradienti ta'sir qiladi, shuning uchun kontsentratsiya izoliyalari abscissa o'qiga deyarli ortogonaldir. Bosim gazsizlantirish chizig'idan pastga tushganda, metan yog'ni tark etadi va shu bilan kerosinlarning kristallanishiga hissa qo'shadi. 2-rasmda bu 1-rasmdagiga qaraganda kontsentratsiya izoliyalarining qiyaligining keskin oshishida namoyon bo'ladi.
1. Neftning qattiq fraksiyalari konsentrasiyalarining izolyatlari.
2-rasm. Degazatsiya sohasidagi namunaviy tizimning qattiq fraksiyalari kontsentratsiyasining izolyatorlari.
3-rasm. Qattiq komponentlar kontsentratsiyasining turli xil rezervuar haroratidagi bosimga bog'liqligi.
Shaklda. 3-rasmda qatlam haroratining 3 qiymatidagi bosimdan qattiq yog' fraktsiyalari kontsentratsiyasining o'zgarishi grafigi ko'rsatilgan : 10 ° C, 16 ° C va 20 ° S. Barcha 3 harorat uchun hisoblangan ma'lumotlarga ko'ra , aniq logarifmik. (4) formulaga mos keladigan bog`liqliklar ajratiladi. Bosim gazsizlantirish chizig'idan yuqoriga ko'tarilganda, qattiq fazaning kontsentratsiyasi (ma'lum bir rezervuar haroratida) o'zgarmaydi, bu gazning chiqishi yo'qligi bilan bog'liq.

Xulosa
Shunday qilib, qabul qilingan modelda bosim tushishi ostida yuqori molekulyar og'irlikdagi neft birikmalarining kristallanish jarayonini belgilovchi asosiy omil gaz fazasining evolyutsiyasi (degassatsiya) hisoblanadi. Neft tarkibidagi gaz qancha ko'p bo'lsa, neftning fazaviy muvozanatiga shunchalik ta'sir qiladi - kerosin bosimning pasayishiga ega. Agar aralashmada gaz bo'lmasa, unda kristal shakllanishining odatiy harorat mexanizmi asosiy bo'ladi.