Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [ 47 ] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

диаграммы газовой шапки и прилегающей к ней нефти, когда углеводороды газовой части залежи находятся в состоянии конденсатного пли сухого газа. Газовая шапка а расположена в точке росы и поэтому кривые точек начала конденсации газа и начала кипения нефти пересекаются прн пластовых значениях давления р и температуры Т.

Из сказанного следует, что в реальных условиях при эксплуатации месторождений нефти и газа мы встречаемся с очень большим разнообразием закономерностей фазовых превращений. Во избежание значительных потерь углеводородов эти закономерности необходимо учитывать в процессе разработки залежей.

Особенно следует учитывать закономерности фазовых превращений газоконденсатных залежей, так как могут быть потери больших масс тяжелых фракций в связи с выпадением их в пласте (в газовой фазе газоконденсатных месторождений могут присутствовать и очень тяжелые углеводороды - вплоть до С25 +)•

§ 3. ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ, ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ НА ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ СИСТЕМ

Состав углеводородов газоконденсатных месторождений характеризуется широким многообразием. Содержание метана изменяется в пределах 75-95% (по объему); этана, пропана и бутана от долей процента до 11-12%. Содержание Сз+высшие также достигает значительной величины - около 9%. В составе газов газоконденсатных залежей присутствуют также углекислый газ, азот, сероводород и редкие газы (гелий, аргон и др.).

Конденсаты, выпадающие из газов газоконденсатных месторождений, также значительно различаются по своему составу. Они более разнообразны, чем светлые фракции нефти и относятся часто к типу метановых с незначительным содержанием ароматических и нафтеновых углеводородов. Однако в конденсате ряда месторождений нафтеновых углеводородов содержится больше, чем метановых. Некоторые конденсаты содержат значительное количество ароматических углеводородов.

Исследования А. С. Великовского, Я. Д. Саввиной и други.\ сотрудников ВНИИГаз показали, что групповой химический состав конденсатов более разнообразен, чем бензино-лигроиновых фракций нефтей. Это объясняется специфическим влиянием строения (состава) углеводородов на поведение газоконденсатных смесей.

В связи с большой сложностью состава конденсатных систем и значительным преобладанием метана в смеси закономерности фазовых переходов для упрощения изучают обычно на бинарных смесях отдельных компонентов. При этом многокомпонентная смесь условно приводится к бинарной (или тройной системе), основным компонентом которой является метан, а вторым - остальные компоненты. Полученные результаты далее считают действительными для многокомпонентных углеводородных смесей. Допустимость такого метода изуче-

пня фазовых переходов углеводородных смесей доказана специальными исследованиями.

Для иллюстрации влияния состава углеводородов на фазовое состояние бинарных смесей при различных значениях температуры рассмотрим вначале схематическую фазовую диаграмму зависимости «давление - состав» для бинарной смеси (рис. IV.9). Составы сосуществующих газовой и жидкой фаз на этих кривых определяются в конечных точках отрезков постоянного давления. Бинарная система с молярной долей более летучего компонента при изотермическом сжатии начнет конденсироваться в точке Д. При зтом состав жидкой фазы будет характеризоваться мольной долей легкого компонента Иож- При давлении Pi содержание легкого компонента в газовой фазе

0.2 0,4 0.6 0.S 1 Полярная доля, п более летучего коппонента Рис. IV.9. Фазовая диаграмма зависимости «давление - состав» для бинарной системы при постоянной температуре (изотерма фазовых равновесий).

1 - кривая точек конденсации; г - кривая точек парообразования; 3 - двухфазная оЗласть; 4 - жидкость; 5 - газ.

0.г 0,t 0,S 0,8 Полярная доля, пбояее яетучего коппонента

Рис. IV.10. Фазовая диаграмма зависимости «давление - концентрация» для бинарной системы при температуре, лежащей в интервале между критическими температурами компонентов.

J, 2-кривые точек конденсации и парообразования; 3 - двухфазная область; С - критическая точка.

будет Ира в жидкой - В точке В, соответствующей концу процесса конденсации, в последних следах газовой фазы мольная доля легкого компонента составит п.

Относительное количество углеводородов в газовой У и жидкой L фазах при давлении Pi составит

i, "г< -"о . «о -«Ж1 oa

"г (• - «ж г

Диаграмма (рис. IV.9) составлена для давления и температуры ниже критических для обоих компонентов. В других условиях диаграмма не может включать всего диапазона изменения концентрации. Если температура системы выше критической для легкого компонента и ниже, чем критическая температура второго компонента в области /г = 1, кривые, ограничивающие двухфазную область, отсутствуют (рис. IV.10). Последняя возникает, когда концентрация более

>0П

тяжелого компонента в системе превысит значение (1 - п). При концентрациях менее летучего компонента меньших, чем и, смысл диаграммы, приведенной на рис. IV. 10, аналогичен диаграмме рис. IV.9.

Для иллюстрации влияния на фазовые состояния давления, температуры и состава конкретных углеводородов рассмотрим далее

поведение их бинарных смесей с метаном. На рис. IV. 11 изображены диаграммы равновесных составов газовой и жидкой фаз смесей метана с парафиновыми углеводородами нормального строения для температуры 80° С, в координатах «давление - состав системы». Смысл графиков, приведенных на рис. IV.И такой же, как и на рис. IV. 10. Здесь кривая точек начала кипения (левая ветвь) и кривая точек начала конденсации (правая ветвь) соединяются в критической точке. Между ними заключена область двухфазного состояния. Левее и выше кривой точек начала кипения расположена область жидкого состояния системы, а правее и ниже кривой точек росы - область парообразного состояния. Как было упомянуто, кривые представляют собой изотермы и, следовательно, точки, лежащие на одной горизонтали и принадлежащие линиям начала кипения и конденсации, имеют одинаковые давления и температуру. Составы в этих точках аналогичны составам сосуществующих фаз (жидкой и газообразной). Например, для системы «метан - С7» имеем: при давлении 20 МПа и = 80° С в составе жидкой фазы будет 0,63 мольных долей метана и 0,37 мольных долей С7, в сосуществующем с этой жидкой фазой газе будет содержаться 0,93 мольных долей метана и 0,07 мольных долей С7.

0,2 Ofi 0,Б 0,8 Мольные доли метана

Рис. IV.и. Изотермы фазовых равновесий метана с парафиновыми углеводородами нормального строения при t - 80° С. (по А. С. Великовскому и Я. Д. Саввиной).