Совершенствование технологии подготовки газа с применением моделирующей системы

• Автор: Маслов, Алексей Станиславович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 185 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПУТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА

1.1 Технология промысловой подготовки газа

1.2 Моделирование сепарации

1.2.1 Моделирование парожидкостного равновесия

1.2.2 Моделирование гидродинамических процессов

1.3 Моделирующие системы

1.4 Постановка задачи исследования

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРОЖИДКОСТНОГО РАВНОВЕСИЯ

2.1 Оценка методов расчета парожидкостного равновесия

2.2 Построение моделей расчета парожидкостного равновесия

2.2.1 Модель расчета парожидкостного равновесия на основе уравнения состояния ПенгаРобинсона
2.2.2 Модель расчета парожидкостного равновесия на основе метода Шилова, Клочкова, Ярышева
2.3. Проверка моделей расчета парожидкостного равновесия на адекватность
2.3.1 Отбор экспериментальных данных
2.3.2 Оценка адекватности моделей расчета парожидкостного равновесия
2.4. Повышение точности моделирования парожидкостного равновесия
2.4.1 Методы повышение точности расчета парожидкостного равновесия
2.4.2 Апробация различных мафии коэффициентов парног о взаимодействия
2.4.3 Метод адаптации коэффициентов парного взаимодействия, построение матрицы
2.5 Расчет плотности, поверхностного натяжения и вязкости смеси в рабочих условиях
2.6 Выводы по главе
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ СЕПАРАЦИИ. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕПАРАЦИИ НА СОСТАВЫ И РАСХОДЫ ПОТОКОВ
3.1 Учет влияния капельного и пузырькового уноса на составы и расходы материальных потоков
3.2 Расчет эффективности многоэлементных сепараторов и их каскадов
3.3 Равновесность процесса образования новой фазы
3.4 Исследование формирования капель в газожидкостном потоке
3.5 Методика послойного расчета сепараторов
3.6 Моделирование горизонтального гравитационного газосепаратора
3.6.1 Построение модели горизонтального гравитационного газосепаратора
3.6.2 Влияние различных факторов на коэффициент эффективности горизонтального гравитационного сепаратора. Сравнение с другими моделями и методами
3.7 Моделирование вертикального гравитационного сепаратора
3.7.1 Построение модели вертикального гравитационного сепаратора
3.7.2 Влияния различных факторов на эффективность вертикального гравитационного сепаратора. Сопоставление с другими моделями и видами сепарации
3.8 Моделирование прямоточных центробежных элементов ПЦЭ
3.8.1 Построение модели блока прямоточных центробежных элементов
3.8.2 Влияния различных факторов на эффективность блока ПЦЭ. Сопоставление с
гравитационной сепарацией и другими моделями
3.9 Моделирование сепарации в циклонах
3.9.1 Построение модели циклона
3.9.2 Анализ влияния различных факторов на эффективность циклона.
Сопоставление с другими видами сепарации
3. Выводы по главе
4 ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ГАЗА
4.1 Структура моделирующей системы
4.2 Модели процессов и аппаратов
4.2.1 Принципы построения моделей многоэлементных сепараторов
4.2.2 Построение математической модели газосепаратора Мыльджинского ГКМ
4.2.3 Возможности разработанной моделирующей системы
4.3 Выводы по главе
5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ГАЗА
5.1 Технологические расчеты с использованием разработанной моделирующей системы
5.1.1 Влияние расхода сырья на работ установки подготовки газа
5.2.2 Разработка на истощение
5.3 Прирост выхода конденсата и целевых компонентов при рециркуляции
5.4 Метод определения величины прироста выхода нестабильного конденсата
и извлекаемости компонентов из газа
5.5 Взаимосвязь эффективности концевой ступени сепарации, термобарических условий
в ней и точки росы газа
5.6 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Такая установка позволяет выделить на больше конденсата, чем в установке НТС с дросселем в аналогичной схеме, при таких же условиях ,. Больший выход нестабильного конденсата происходит за счет эффекта Ранка энергетического разделения потока газа, совершающего поступательное с вращением движение в вихревой трубе. Возникающий при этом процесс температурной сепарации позволяет вывести из трубы два потока более горячий и более холодный, чем поток подводимый к трубе. Давление горячего потока при этом выше давления холодного. Важным качеством вихревой трубы является то, что концентрация различных компонентов в холодном и горячем потоках существенно различаются. Тяжелые компоненты концентрируется в горячем потоке газа, а легкие в холодном. Холодопроизводительность вихревой трубы равна дроссельоффекту. В результате экспериментального исследования рабочего процесса вихревой трубы было установлено, что максимальный технологический эффект достигается в том случае, когда расход газа в холодном потоке составляет от общего расхода газа через трубу. Установлено, что аппарат наиболее эффективен при снижении давления в 1, раза ,. При давлениях в промысловых коллекторах в 7,4 МПа необходимых условий для реализации указанных режимов практически нет. Поэтому, вихревые трубы в промысловых УКПГ не применяются. Конструктивно вихревые трубы очень просты. Несмотря на появление новых разработок, сепарация продолжает оставаться необходимым и значимым элементом технологии подготовки газа. Сепарация является обязательным процессом на любой установке подготовки газа. В газодобывающей отрасли сепарацией называют процесс разделения продукции скважины на жидкую и газовую фазы. Для отделения углеводородного конденсата и воды от газообразных компонентов применяют сепараторы, которые принято называть газовыми. В газовых сепараторах обрабатывается газожидкостная смесь с относительно небольшим содержанием жидкости. Классифицировать сепараторы довольно трудно в связи с большим разнообразием типов конструкций аппаратов. На рис. Сферические сепараторы более компактны и менее металлоемки. Эти преимущества заметны тем сильнее, чем выше давление и производительность газосепаратора. Основным недостатком является ограниченность пространства, исключающая возможность размещения в корпусе дополнительных элементов. В результате эффективность обработки потоков с мелкодисперсным распределением жидкости невелика. Рисунок 1. Основное преимущество горизонтальных цилиндрических сепараторов состоит в том, что они могут быть большой единичной мощности. Эти сепараторы предназначены для разделения смесей с большим конденсатным фактором. Их недостаток трудность вывода из сепаратора твердых примесей. Вертикальные сепараторы лишены этого недостатка. Эллиптическое днище этих аппаратов обеспечивает хороший сток жидкости и твердых частиц в дренажную систему. Кроме того, они компактны и обеспечивают легкую регулировку уровня жидкости. Секция сбора жидкости может выноситься из корпуса сепаратора и выполняться в виде шара или цилиндра. Такие сепараторы называют двухемкостными ,. Выделение жидкой фазы из смеси может происходить под влиянием гравитационной, инерционной и пленочной сепарации ,. Инерциошая и пленочная сепарация имеет место, как правило, на одних и тех же элементах. На практике в сепараторах используется сразу несколько принципов сепарации. Гравитационная сепарация основана на действии силы тяжести. Эффективность разделения потока в таких сепараторах тем выше, чем больше размер капель жидкости и чем ниже скорость потока и время пребывания в аппарате. Инерционная сепарация осуществляется за счет действия сил инерции. Основной элемент таких сепараторов насадки различной конструкции рис. Инерционная сепарация связана с резким изменением направления потока в результате чего более массивные, а значит и инертные частицы жидкости и механических примесей будут осаждаться на поверхности насадок или подобных им устройств. Эффективность насадочных сепараторов, в основном, определяется конструкцией насадки, а также расположением ее в корпусе сепаратора и может достигать . Рис.