Список условных обозначений и сокращений 1
Список иллюстраций 2
Список таблиц 4
Введение 5
l Обзор Литературы 7
1.1 Нефть и ее характеристики 7
1.1.1 Нефть 7
1.1.2 Нефть физико-химические свойства 8
1.1.2.1 Тяжелая нефть 12
1.1.2.2 Легкая нефть 13
1.1.2.3 Газовый конденсат 14
1.1.2.4 Влажный газ 15
1.1.2.5 Сухой газ 15
1.1.3 Основные физические свойства нефти 17
1.1.4 Разделение газа - нефти 20
1.1.4.1 Теория разделения газов - нефть 20
1.1.4.2 Характеристика разделения 21
1.1.5 Методы разделения 22
1.2 Эмульсии, образованные между маслом и водным слоем 24
1.3 Деэмульгирование 27
1.4 Подготовки Нефти и Газ 29
1.4.1 Основные компоненты установка подготовки нефти 29
1.4.1.1 Нефтегазовые сепараторы 30
1.4.1.2 Теплообменники 32
1.4.1.3 Резервуары-отстойники 33
1.4.1.4 Установки подготовки нефти УПН 34
1.5 Анализ подходов к моделированию физических свойств нефти 35
1.6 Композиционное моделирование 36
1.6.1 Условия равновесия 37
1.7.1.1 Химический потенциал 38
1.7.1.2 Летучесть компонента в смеси 41
1.7.1.3 Выражения для расчета летучести 42
1.7.1.4 Расчет парожидкостного равновесия 43
1.7.1.5 Расчет парожидкостного равновесия при известных коэффициентах
равновесия 44
1.7.1.6 Определение коэффициентов равновесия 45
2 Уравнения состояния и применение уравнений состояния для реальных нефтей 47
2.1 Уравнения состояния 47
2.1.1 Уравнение состояния Редлиха - Квонга (RK) 48
2.1.2 Уравнение Вильсона-Редлиха-Квонга (RKW) 49
2.1.3 Уравнение состояния Соаве-Редлиха-Квонга (SRK) 50
2.1.4 Уравнение состояния Пенга-Робинсона (PR) 50
2.1.5 Правила смешения 51
2.1.6 «Шифт-параметр» коррекции объема 52
2.1.7 Выбор уравнения состояния 54
2.2 Применение уравнений состояния для реальных нефтей 55
2.2.1 Характеризация смеси 56
2.2.2 Корреляции Ли - Кеслера 57
2.2.3 Корреляции Кэветта 57
2.2.4 Корреляция Эдминстера для ацентрического фактора 58
2.2.5 Корреляции Риази-Дауберта 58
2.2.6 Выбор числа компонентов для уравнения состояния. Характеризация «тяжелого
остатка» нефти 59
3 Установка для моделирования 63
3.1 Статические и динамические симуляторы процессов 63
3.2 Описание симулятора HYSYS 64
3.3 Используемые пакеты свойств 65
3.4 Рамочное и конструкторское предложение 67
3.5 Описание технологического процесса 68
3.6 Характеристики обрабатываемой жидкости 69
3.7 Шаги в моделировании 70
3.7.1 Создание новой задачи 70
3.7.2 Формирование списка компонентов 72
3.7.2.1 Создание пакета свойств 73
3.7.2.2 Вход в нефтяную среду 74
3.7.2.3 Задание лабораторных данных 75
3.7.2.4 Задание общих свойств нефти 78
3.7.2.5 Ввод значений истинных температур кипения 78
3.7.3 Определение состава потока 81
3.7.4 УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЯ 82
3.7.5 Установка входного сепаратора 85
3.7.6 Установка теплообменника 86
3.7.7 Трехфазный сепаратор 87
3.7.8 Тритер 89
3.7.8.1 Преобразовательный реактор 89
4 Результаты моделирования и анализа 94
4.1 технологические схемы 94
4.2 физико-химические свойства потоков 95
Заключение 101
Список использованных источников 102
Приложения 106
Настоящая работа написана об обобщенных аналитических материалах, собранных во
время моего пребывания в Федеральном университете Казани в 2017 и 2018 годах.
в настоящее время нефтяная промышленность на кубе находится на стадии продвижения и
развития в значительной степени из-за развития добычи нефти на северном побережье
страны. В связи с этим появляется необходимость использования заводов, имеющих
современное оборудование.
Сырая нефть, добываемая на Кубе, представляет собой в основном сверхтяжелую
нефть, от 10 до 15 градусов API и с характеристиками, которые делают ее обработку на
поверхности моря более сложной, чем при обработке легкой или средней сырой нефти.
Эти характеристики:
• Плотность, близкая к плотности воды, чем другие сырые нефти, что затрудняет и замедляет
разделение производимой воды.
• Высокий уровень серы, который увеличивает проблемы коррозии и делает обработку
связанного газа более серьезной и дорогостоящей.
• Высокий процентный вес асфальтов и смол. Элементы, используемые в качестве
эмульгаторов, препятствующие разрушению эмульсий.
• Высокий процентный вес асфальтенов и смол, которые действуют как эмульгаторы,
препятствующие разрушению эмульсий.
• Тенденция к образованию пены больше, чем другие менее тяжелые типы сырой нефти.
• Высокий процент солей, который вызывает проблемы загрязнения и осаждения при его
окончательном использовании, который состоит из сгорания в качестве топлива в
термоэлектриках.
Все вышеизложенное делает обработку поверхности более дорогой, и поэтому
оптимизация конструкции и рабочих параметров имеет большое значение.
Целью данной работы является:
Разработка технологии первичной обработки тяжелой кубинской сырой нефти и
отделения ее от газа и воды для получения продукции, которая соответствует техническим
характеристикам 1,5% BSW.6
Задачи:
1. Рассмотрение свойств нефти, методов подготовки нефти, установок для подготовки
нефти;
2. Анализ подходов к моделированию физических свойств нефти;
3. Проектирование и определение размеров технологического оборудования с
применением симулятора HYSYS;
4. Расчет и проектирование систем хитеров/тритеров.
Кубинские нефтяные объекты были построены много лет назад. Большая часть
оборудования уже используется более 25 лет и находятся в плохом состоянии. Они не
работают в оптимальных условиях, что приводит к следующим проблемам:
• высокие экономические затраты на техническое обслуживание оборудования;
• выход из рабочего состояния некоторых узлов системы подготовки;
• устаревшие технологии подготовки;
• сложность с закупкой отдельных блоков оборудования и запасных частей из-за того,
что оборудование уже не производится.
Для Кубинского нефтяного союза (CUPET) большой интерес представляет решение данных
проблем и разработка оптимальной системы подготовки нефти.
В данной работе:
- Приведена классификация нефти с точки зрения их термодинамических свойств;
- Приведен обзор двух обобщенных подходов к моделированию свойств нефти среды в
двухфазной области;
- Приведен анализ основных уравнений состояния и выбрано оптимальное уравнение
для моделирования подготовки нефти;
- Приведен алгоритм искусственного расширения описания компонентного состава
смеси с использованием функции распределения фракций.
- Проведена проектирование и расчет размеров сепараторов и теплообменников.
- Была разработана установка подготовки, эквивалентная тритеру (отсутствует в
HYSYS), позволяющая получить нефти с характеристиками, необходимыми для его
коммерциализации.
