автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Совершенствование технологии подготовки газа с применением моделирующей системы

На правах рукописи

Маслов Алексей Станиславович

I

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ГАЗА С ПРИМЕНЕНИЕМ МОДЕЛИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ

05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск-2003

Работа выполнена на кафедре химической технологии топлива и химической кибернетики Томского политехнического университета

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Кравцов A.B.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Ильин А.П.

кандидат технических наук Корниенко А.В

Ведущая организация: ОАО "ТомскНИПИнефть", г. Томск

Защита диссертации состоится 7. & 'Ч в часов на заседании диссертационного совета Д 212.269.08 при Томском политехническом университете по адресу: 634004, г. Томск, пр. Ленина, 30, корп._.ауд. _.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета.

Автореферат разослан У •¿'А 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент С______Петровская Т.С.

2£>О 3-Й

17^7

Актуальность работы. С каждым годом роль газа в мировом топливно-энергетическом балансе становится все существеннее. Так, в 2002 г. общемировая добыча составила примерно 2800 млрд. м3. Из них в России только РАО "Газпром" добыто 521 млрд. м3. Прирост добычи газа в России к 2005 г. составит около 5 %.

При этом приоритеты в решении задач добычи и подготовки газа на промыслах смещаются в сторону технологических решений, обеспечивающих повышение четкости разделения продукции скважин. Исходя из этого, появляется объективная необходимость повышения качества проектных решений при создании новых, в анализе, оптимизации и реконструкции действующих аппаратов и установок комплексной подготовки газа (УКПГ). При эксплуатации также важно знать предельные нагрузки по сырью и прогнозировать режим работы и качество товарной продукции при изменении расхода, состава и физико-химических свойств сырья. Существует и ряд технологических вопросов, не разрешенных полностью или постоянно требующих их анализа.

При решении такого рода проблем и задач наиболее эффективен метод математического моделирования. Существующие моделирующие системы позволяют в определенном объеме решать вышеописанные задачи, но они по своей сути являются термодинамическими, т. к. не учитывают эффективность и особенности работы основных аппаратов, а значит и влияние расхода, состава и физико-химических свойств сырья.

Вместе с тем, для предприятий предпочтительнее использование не универсальных, а более точных специализированных моделирующих систем (МС). На качестве моделей и моделирующих систем также отрицательно сказывается и использование разного рода эмпирических зависимостей. Их использование сужает диапазон возможного варьирования параметров, ограничивает область применения и приводит к искажению отражения закономерностей природных явлений.

Цель работы заключается в повышении эффективности технологии подготовки газа посредством разработки моделирующей системы и прогнозирования технологических режимов в динамике эксплуатации месторождения.

Для этого необходимо решить следующие задачи: повысить точность моделирования парожидкостного равновесия; учесть влияние эффективности массообменных аппаратов на составы потоков и материальные балансы; исследовать и учесть влияние процессов образования новой фазы; разработать гидродинамические модели различных видов сепарации и многоэлементного сепаратора; сформировать структуру моделирующей системы и создать ее основные блоки; разработать методику для определения прироста выхода конденсата при рециркуляции; установить взаимосвязь между эффективностью, термобарическими условиями концевой ступени сепарации и точкой росы газа.

Научная новизна.

•Выполнена детализация иерархической (структурной) схемы построения моделей аппаратов и моделирующей системы технологии промысловой подготовки газа до уровня основополагающих процессов с последующим интегрированием их в модели аппаратов и технологическую схему установки в целом.

•Разработан метод адаптации коэффициентов парного взаимодействия уравнений состояния, позволяющий повысить точность расчета парожидкостного равновесия. •Впервые получены уравнения баланса и составов потоков, учитывающие парожидкостпое равновесие, эффективность и количество единиц сепарационного оборудования. • Предложена методика послойного расчета сепарационного оборудования, позволяющая учесть влияние на процесс осаждения геометрических, физических, физико-химических и технологических факторов, а также, фракционного состава капель.

! 1

• На теоретической основе разработаны гидродинамические математические модели гравитационной и центробежной сепарации.

• Впервые решены вопросы теоретического учета влияния фракционного состава капель на эффективность многоэлементных сепараторов и сформированы принципы их расчета. Разработана гидродинамическая модель трехэлементного газосепаратора.

• Разработаны структура полномасштабной моделирующей системы технологии подготовки газа и моделирующая система на примере Мыльджинской УКПГ для прогнозирования технологических режимов в динамике эксплуатации месторождения.

•Предложен метод определения прироста выхода нестабильного конденсата при

рециркуляции с учетом эффективности сепаратора. •Установлена взаимосвязь между эффективностью, термобарическими условиями концевой ступени сепарации и точкой росы газа по углеводородам.

Практическое значение.

• Разработанный метод адаптации коэффициентов парного взаимодействия может быть использован для увеличения точности расчетов парожидкостного равновесия.

• Предложенная методика послойного расчета сепарационного оборудования позволяет эффективно создавать различные гидродинамические модели аппаратов и устройств.

• Разработанные гидродинамические модели, уравнения материального баланса и моделирующая система могут использоваться при проектировании, модернизации, оптимизации режимов работы аппаратов и технологии подготовки газа в целом.

• Разработанная методика определения прироста выхода конденсата при рециркуляции и установленная взаимосвязь между эффективностью сепаратора, термобарическими условиями в нем и точкой росы позволяют проводить оперативную оценку и оптимизацию технологии подготовки газа.

• Определено влияние расхода сырья на баланс Мыльджинской УКПГ, составы и качество целевых продуктов. Спрогнозирована работа установки после длительного периода эксплуатации месторождения, сделаны рекомендации по повышению ее эффективности.

Реализация результатов исследования. Разработанные моделирующая система, методы, уравнения и результаты исследований используются ОАО "Томскгазпром", проектным институтом ИКТ-СЕРВИС, пусконаладочной организацией ООО "REVERS'" (получено 4 акта о внедрении), а также в научно-педагогической деятельности кафедры "Химической технологии топлива и химической кибернетики" Томского политехнического университета.

На защиту выносятся.

• Структура полномасштабной моделирующей системы и специализированная моделирующая система Мыльджинской УКПГ, позволяющие прогнозировать технологические режимы в динамике эксплуатации месторождения.

• Уравнения материального баланса и составов потоков, учитывающие парожидкостное равновесие, эффективность и количество единиц сепарационного оборудования.

•Метод адаптации коэффициентов парного взаимодействия уравнений состояния.

• Методика послойного расчета сепарационного оборудования. •Гидродинамические модели гравитационной и центробежной сепарации.

• Принципы моделирования многоэлементных сепараторов, модель сложного сепаратора.

• Метод определения прироста выхода нестабильного конденсата при рециркуляции с учетом эффективности сепарации.

• Взаимосвязь между эффективностью концевой ступени сепарации и термобарическими условиями в ней и точкой росы газа по углеводородам. •Результаты комплексных исследований влияния схемы производства, расхода, состава и свойств сырья на работу Мыльджинской установки подготовки газа в динамике.

Апробация работы. Диссертация обсуждалась на семинарах кафедры ХТТиХК ТПУ, научно-техническом совете ОАО "Томскгазпром", а также на конференциях, симпозиумах и форумах: Второй Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А. Усова "Проблемы геологии и освоения недр"/ г. Томск, 1998 г.; Юбилейной научно-практической конференции "Добыча, подготовка и транспорт нефти и газа"/ г. Томск, 1999 г.; Пятой Международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (KXTO-V-99)/r. Уфа. 1999 г.; Третьем Международном им. академика М.А. Усова научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых "Проблемы геологии и освоения недр"/ г. Томск, 1999 г.; Региональной научной конференции молодых ученых "Химия нефти и газа-99'Y г. Томск, 1999 г.; Юбилейной научно-практической конференции "Проблемы и пути эффективного освоения минерально-сырьевых рессурсов Сибири и Дальнего Востока"/ г. Томск, 2000 г.; Четвертой международной конференции "Химия нефти и газа"/ г. Томск, 2000 г.; Международной научно-технической конференции "Информационные системы и технологии"/ г. Новосибирск, 2000 г.; Второй научно-практической конференции "Добыча, подготовка и транспорт нефти и газа"/ г. Томск, 2001 г.; XV International Conference on Chemical Reactors CHEMREACTOR-15 / Helsinki, Finland, 2001 г.; Третьей международной выставке-конгрессе "Нефть и газ - 2002"/ г. Томск, 2002 г.; Седьмой международной выставке "Нефть и газ. Перспективы развития нефте и газохимии в Ханты-Мансийском автономном округе"/ г. Сургут, 2002 г.; В научно-практической конференции "Проблемы и пути эффективного освоения и использования рессурсов природного и нефтяного газа"/ г. Томск, 2002 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 статей, 5 тезисов докладов, зарегистрированы 3 компьютерные программы, получен диплом на Третьей межрегиональной выставке-конгрессе "Нефть и газ 2002".

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 178 страницах машинописного текста; состоит из введения, пяти глав и выводов, включая 30 таблиц и 45 иллюстраций, списка литературы из 166 источников отечественных и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы данной диссертационной работы, определены ее основные цели, показана научная новизна и практическая значимость.

В первой главе проанализированы и обобщены результаты: по существующим аппаратам и технологиям подготовки газа; расчету парожидкостного равновесия; моделированию гидродинамических и сепарационных процессов. Проведена оценка существующих моделирующих систем, их структуры, возможностей и недостатков. Установлено, что для эффективного решения теоретических и практических задач необходимо создание моделирующей системы, позволяющей проводить расчеты технологии подготовки газа в динамике эксплуатации месторождения. Для этого необходимо решить ряд промежуточных задач. Моделирующая система позволит разрешить и общие технологические вопросы.

Вторая глава посвящена разработке детерминированной модели для расчета парожидкостного равновесия и физико-химических свойств природных углеводородных (УВ) смесей в рабочих условиях.

На основе проведенного анализа литературных данных о точности существующих методов расчета парожидкостного равновесия отобраны два принципиально различных метода эмпирический - Шилова, Клочкова. Ярышева и уравнение Пенга-Робинсона. Проведена оценка точности этих методов по экспериментальным данным о сепарации газоконденсатных смесей месторождений Томской области (табл. 1). Установлено, что по уравнению Пенга-Робинсона получаются более точные результаты, но его точность недостаточна для разработки новой моделирующей системы подготовки газа.

Рассмотрены методы повышения точности расчета парожидкостного равновесия. Сделан вывод о возможности существенного повышения точности моделирования путем адаптации матрицы коэффициентов парного взаимодействия. Для этого впервые разработана специальная методика.

Таблица 1. Сопоставление экспериментальных данных и расчета сепарации по уравнению состояния с адаптированной матрицей коэффициентов при Т=-7°С и Р=4.5 МПа

Компонент исходный состав, моль. % составы жидкости, моль. % составы газа, моль. %

расчет эксперимент расчет эксперимент

С02 0.54 0,65 0,61 0,53 0,54

N2 2.66 0,28 0,27 2,86 2.88

с, 85.33 28,55 28,79 89,98 90,00

с2 4.23 7,47 7,62 3.97 3,95

Сз 2.64 11,44 11,65 1,92 1,87

¡-С4 0.60 3,82 3,80 0,34 0,33

п-С4 0.56 3,52 3,48 0,32 0,31

С,. 3.44 44,28 43,78 0,10 0,11

мольный процент отгона 7,57 7,63 92,43 92,37

Взяв за основу матрицу коэффициентов из литературы и используя разработанную методику была проведена их коррекция и получена матрица, ориентированная на газоконденсатных месторождений Томской области. С использованием полученной по разработанному методу матрицы коэффициентов средняя погрешность вычисления составов равновесных фаз была снижена до 2-4 %, а долей отгона до 0,25 % (табл. 1) Также сопоставлением с различными методами показана высокая точность расчео плотной и и поверхностного натяжения равновесных фаз газоконденсатных смесей Томской области в рабочих условиях по уравнению Пенга-Робинсона с полученной по разработанному метду адаптации коэффициентов парного взаимодействия матрицей.

Составленное математическое описание построено на теоретической основе, обеспечивает высокую точность моделирования парожидкостного равновесия и может стужи! ь основой для построения специализированной МС технологии подготовки газа.

Третья глава диссертации посвящена: выводу уравнений для определения составов потоков и ма!ериальных балансов применительно к реальному процессу сепарации; изучению процессов формирования новой фазы; оценке процессов каплеобразования;

разработке на теоретической основе гидродинамических моделей различных типов сепарации и анализу влияния на сепарацию различных факторов.

Уравнения для расчета расходов и составов потоков получены исходя из закона сохранения массы, коэффициента эффективности (КЭ) сепараторов и предложенной нами классификации сепарационных процессов. Коэффициент эффективности г| определяется: Л = 1" Оун IО (1)

где в,,,- расход унесенной фазы; О - расход фазы в смеси на входе.

Предложенная классификация сепарационных процессов основана на доле отгона газа от исходной смеси \\4-При этом выделено три основных типа сепарации: сепарация жидкости < 0,2; газосепарация > 0,8; смешанная сепарация 0,2 < < 0,8. Это впервые позволяет четко разделять типы сепарации и определять тип сепарационного процесса в моделях. На практике важны случаи газосепарации и сепарации (выветривания) жидкости.

Выведены уравнения расчета расходов газа Ог и жидкости Ож при газосепарации: бг= Овч [1 + г| (\У-1)] (2)

О« = т] (1- \у) • в,* (3)

где Овч - расход смеси на входе сепаратора, V/ - мольная доля отгона газа из смеси. Составы газа у( 1) и жидкости х( 1) для каждого из компонентов 1 при газосепарации: г(!)[к(1) уу + (1 -'у)(1 -т|)] (5)

[1 + т^-1)][\у(к(0-1) + 1] х(1) = 2(!) /[\у-(к(1)-1)+1] (6)

где к( 1) и 1) - константа фазового равновесия и содержание компонента I на входе.

Выведены уравнения расходов газа Ог и жидкости Ож при сепарации жидкости: = (7)

в, = ОВЛ ■ • Т1 (8)

Составы газа у( \) и жидкости х( 1) для каждого из компонентов 1 при сепарации жидкости:

w(k(I)-l) + l

г(.)[(1^+к(1)-^у(1-л)] (10)

Для вычисления коэффициента эффективности каскада сепараторов одного типа (согласно классификации) и многоэлементных сепараторов выведено уравнение:

Л = Л1 + Пз-(1-т11) + Лз-(1-Л|)-(1-П2)+--< Пп'(1-П|)-(1-Л2) (1-т1п-1) (И) где п - число ступеней (элементов) сепарации.

Выведенные уравнения - основа для построения моделей реальных сепараторов и МС для расчета технологических режимов в динамике эксплуатации месторождения.

Рассмотрен принципиально важный для моделирования подготовки газа вопрос о степени неравновесности процессов формирования новой фазы. Показано, что, несмотря на теоретически обоснованную возможность образования пересыщения пара и жидкости, а значит и явную неравновесность процессов формирования новой фазы на промышленных объектах данное явление не возникает по причинам: наличия механических включений и неровности стенок трубопроводов и аппаратов: присутствия большого количества зародышевых капель; большой вероятности образования электростатического заряда на каплях и примесях. Таким образом, процессы образования новой фазы на промышленных объектах можно считать равновесными. Сделаны и другие важные на практике выводы.

Основываясь на сделанных выводах и литературных данных оценены и выбраны зависимости для определения среднего радиуса капель Я, и минимальной необходимой

длины подводящего к сепаратору трубопровода Ьф. Под понимается критический радиус, больше которого капли преимущественно дробятся, а если меньше - коагулируют.

Исследовано влияние расхода, физико-химических свойств и геометрических параметров на средний радиус образующихся капель и необходимую для их формирования длину подводящего трубопровода. Показано, что на и Ь7р существенно влияют: поверхностное натяжение; диаметр и длина трубопровода; концентрация жидкости; расход смеси. В меньшей степени влияют разница плотностей фаз и вязкость среды. Характер зависимостей во всех случаях нелинейный. Концентрация жидкости в газе ю0 не оказывает влияния на средний размер капель, но значительно влияет на минимально-необходимую длину трубопровода, особенно при значениях ниже 0,0025 м3/м3. Изменение содержания конденсатообразующих компонентов в газе перед сепаратором (истощение пласта, рециркуляция) может привести к заметному колебанию его эффективности. При рециркуляции точку впрыска следует располагать как можно дальше от входа в сепаратор.

КЭ сепарационного оборудования определяется из гидродинамических расчетов элементов, составляющих аппарат. Они же положены в основу конструктивного расчета сепаратора. Для этих расчетов до настоящего времени широко использовались различные эмпирические зависимости и методики с присущими им недостатками. Появившиеся в последнее время гидродинамические модели некоторых видов сепарации, содержат эмпирические зависимое ги в сочетании с обработкой методами теории подобия и имеют недостаточную прогнозирующую способность, ввиду наличия следующих недостатков:

- Не учитывается осаждение более мелких, чем критический размер, капель по укороченным траекториям;

- Излишне упрощенное представления о геометрической форме сепараторов (не учитывается кривизна стенок, уровень жидкости, и др.), невозможно учесть присутствия тех или иных конструктивных элементов, занимающих определенный объем, а также влияние на процесс сепарации положения входного и выходного патрубков:

- Отсутствие возможностей для учета сложной траектории и различных скоростей потока внутри аппарата и его элементов. Отсюда необходимость использования грубых упрощений, снижающих точность расчета и искажающих правильное отображение закономерностей сепарации.

Для устранения этих недостатков, увеличения точности и простоты моделирования нами предложена меюдика послойного расчета различных видов сепарации. Методика основана на делении объема аппарата (его элемента) на слои по одному или нескольким параметрам, учет которых влияет на результат расчета. Увеличение числа слоев (участков) ш повышает точность моделирования. Для каждого из слоев п рассчитывается минимальный осаждаемый радиус капли Ят(п), объемная доля слоя от объема сепаратора Уд(п) и определяется К5 капель для данного диаметра трубопровода с!Ш1 и расхода смеси 0:

/ ^ Рг. 1/7

{ 4(2

(12)

I

Определяется объемная концентрация жидкости в газе на выходе слоя (п) сепаратора:

\

ая (13)

( Л юоехР(-За?) К|"г"1т> ^___ ( 1пг(К/К-5ехр(-0,2))

2с?

Затем определяется общая объемная концентрация на выходе элемента сепаратора'

И. =1к(п)-со(п)] (14)

Коэффициент эффективности (КЭ) элемента сепаратора определяется по формуле:

Т1=1-о)|/ш0 (15)

Общая эффективность сепаратора может быть определена по выражению (11). При полной дискретизации объема аппарата Кт(п) для участка п можно представить:

Ят(п) = Р[Кт, КМп), КЦп), Ку^п), Кпр(п)] (16)

где: - минимальный осаждаемый радиус капли для стандартного слоя (участка) аппарата; КЬ,к(п) - коэффициент длины пути осаждаемой капли из слоя п; КЛ,,(п) -коэффициент времени пребывания капли в слое п; Ку01,(п) - коэффициент скорости осаждения капель из слоя п; Кпр(п) - коэффициент влияния прочих факторов слоя п.

Кроме устранения недостатков существующих моделей разработанная методика позволяет: достоверно отображать фракционный состав капель на выходе; моделировать осадительные секций сепараторов аппаратами вытеснения и перемешивания; учитывать изменение закона вращения по радиусу закручивания при центробежной сепарации. Для использования методики послойного достаточно определить только значения Ят(п) и Уд(п).

С использованием разработанной методики нами созданы гидродинамические математические модели различных видов сепарации, на основе теоретических физических и физико-химических закономерностей. Во всех моделях на вход сепаратора поступает аэрозоль с объемной концентрацией жидкости ю0 и распределением капель по размерам п„СЯ), где: Я - радиус капли; п„(К)- число капель, радиус которых в интервале (Я, 11+(Ш.).

Модель горизонтального гравитационного сепаратора. Сепаратор моделируется горизонтальным цилиндром диаметром О, длиною Ь, заполнен жидкостью на величину 0<у0<0 и является аппаратом идеального перемешивания. Движение капли описывается:

4^ё(р (17)

ж Кг 4 3 Л 2 3 си

где: коэффициент обтекания, зависящий от скорости осаждения; иот -относительная скорость капли; рг, рж -плотности газа и жидкости; их и оу составляющие скорости капли. В условиях реального протекания процесса можно считать: Ух=и; и0Т=Уг В уравнениях (17) инерционные члены малозначимы и в дальнейшем не учитываются. Из системы (17) получено выражение для определения скорости осаждения капли \у радиусом К. из слоя п:

Из выражения (18) определяется минимальный осаждаемый при данных условиях радиус капель из условия, что (Ьос(п)-уо)/Тп > уу(п). Время пребывания Тп определяется:

(19)

Q

1Т~(7~Уо)

jcD ID" ,D 4

Высота осаждения с высоты yi(n) слоя п с учетом кривизны стенок и уровня жидкости:

Mn)=h> ,Уи<У1 (п, (20)

z(n) z(n)

hoc (n) = hLn (n) , y0 > yi (n)

Здесь:

b'uL (n) = hc1 (n); h"uc (n) = hCJI (n) - K(n)/2; (21)

K(n) = D - y0 - e(n) - 2V(0,5D)2 - (0,5Dy0)2 (22)

Величины hc1 (n) и e (n) также рассчитываются по специально выведенным выражениям. Объемная доля сечения Ул(п) слоя п от площади сепаратора SC(:n определяется:

V» = 2Ь ■ ьм)(0.50)2 -(Ьм -п -Ья/2 + у0 - Б/2)2/£Х

(23)

Капли с радиусом Я > Я^п) на выходе газа из слоя п отсутствуют. Содержание жидкости на выходе газа из слоя п определяется по выражению (13). Концентрация жидкости на выходе аппарата и его КЭ определяется по выражениям (14,15) разработанной методики.

Вертикальный гравитационный сепаратор моделируется вертикально расположенным цилиндром диаметром О и высотою Ь с вводом смеси горизонтально к оси сепаратора. Вывод газа происходит по оси сепаратора сверху. Осаждение капель происходит при условии, что их скорость осаждения больше или равна вертикальной составляющей скорости восходящего потока. Горизонтальная составляющая скорости ^ непрерывно меняет свое направление, поэтому считается ух=0. Поэтому относительная скорость капли:

йот=й-г>у (24)

Движение капель в вертикальном сепараторе нами предложено описывать уравнением:

4/?3ДРВ Д24РГ1М2 = <Ьу4Д3рж 3 4 А 3

Пренебрегая малозначащей инерционной составляющей и преобразовав (25) получено:

и +2и- и„ -

16ЯЙ(рж-рг)

=0

(26)

3-£-рг

Решив полученное уравнение и взяв положительный действительный корень, получили искомое значение скорости осаждения капли уу. Изменяя Я. рассчитываем уу и сравниваем его со скоростью восходящего потока в сепараторе и,,сп. Таким образом, из условия, чго ^¿исеи находим минимальный осаждаемый радиус капли Ят. Затем определяется концентрация жидкости на выходе и КЭ сепаратора по выражениям (13,15).

По разработанным моделям, проведена оценка влияния различных параметров на КЭ

Г). %

0,009

Рис. 1 Зависимости КЭ горизонтального (1) и вертикальною (2) гравитационных сепараторов от: а- поверхностного натяжения; б- плотностей фаз; в- вязкости газа, г- диаметра аппарата.

Э, м.

ю

гравитационных сепараторов. Некоторые результаты приведены на рис. 1. Также установлено, что повышение уровня жидкости у0 до 1/2Е) горизонтального сепаратора незначительно снижает его эффективность, дальнейший рост у0 вызывает экспоненциальное падение КЭ. Сопоставление сепараторов проведено при одинаковых условиях и их размерах. Установлено, что влияние физико-химических свойств смеси на эффективность сепарации происходит главным образом через процессы каплеобразования в трубопроводе. Высота вертикального сепаратора практически не влияет на его КЭ. Влияние длины

горизонтального сепаратора на КЭ аналогично влиянию его диаметра. Зависимости КЭ сепараторов от расхода показаны на рис. 2.

Таким образом,

вертикальный сепаратор, в сравнении с горизонтальным, имеет меньшие устойчивость в работе и единичную производительность.

Модели прямоточных центробежных элементов (ПЦЭ) и циклона построены по методике послойного расчета. ПЦЭ моделируется

11, %

цилиндром радиусом Яр и длиной Ьр, а циклон радиусом и высотой ЬС1к. Объем ПЦЭ и циклона разбили на га кольцевых слоев одинаковой толщины.

3,0 м /сут

1.0 1,5

Рис. 2 Влияние производительности горизонтального (сплошная линия) и вертикального (пунктирная линия) гравитационных сепараторов на КЭ для диаметров входного трубопровода (1пат: 1-0,25м.; 2-0,2м.; 3-0,15м.

При сепарации капли с радиусом Я>Ят, осаждались на длине Ьр (Lc.it) из слоя п, а капли с Я<Ят выносились с газом. Таким образом, для каждого слоя п существует свой Ят(п). ПЦЭ бывают тангенциального и осевого типа. Скорость газа может быть разложена на три составляющие: осевую ог, тангенциальную и,, и радиальную иг. Причем значение иг значительно меньше и2 и о^ т.е. о^0. Каждая капля также имеет три составляющие скорости: продольную иг, радиальную иг и тангенциальную и,. Движение капель в потоке газа описывается относительными скоростями иг, и,, и,,:

и! = и2 " и,=и,-у,; и'г =и, (27)

При движении относительно газа капли малых размеров испытывают сопротивление в соответствии с законом Стокса. Уравнения движения представляются в виде системы: 2И'Др£/3 = Зцг11и; 2Я3ржи* /(Зг) = -Зцг11и( (28)

Как и при моделировании гравитационных сепараторов, инерционные члены уравнений движения малозначимы и не учитываются. ПЦЭ и циклон характеризуется средним углом закрутки потока ф. Для осевого ПЦЭ он равен углу наклона лопаток направляющего аппарата, а для тангенциального ПЦЭ и циклона <р определяется:

Аь

-ПЦЭ tgp =

циклон

(29)

и

где: п. Ь, 1 - количество, ширина и длина направляющих поток прорезей или кармана. Для повышения объективности моделирования нами введена эффективная длина ПЦЭ Ь р и циклона Ь с,к. Для осевого ПЦЭ Ь Р=ЬР, а для тангенциального и циклона определяется: Ь р = -1511 /2- для тангенциального ПЦЭ Ь ак ~ 1„С1к -151г/2 - для циклона (30)

Решив систему (28) с использованием формулы Стокса получили выражение: Ар • g ■ Ц, • г02_

и„

(31)

2-р, и2 ^р-Ц, н-Др^-г2 Выразив из формулы Стокса радиус осаждаемой капли и подставив в него выражение (31) получено уравнение для определения минимального осаждаемого из слоя п радиуса капель:

(32)

4,5 ■ г02 (п) • и2 -р2

|2-рж-Уг-1е2р-Ь'р +Лр^-г02(п) Необходимые для методики послойного расчета Уд(п), формула (14) определяется:

у1(п) = [а2(п)-к2(п-1)]-ь; /|;[к2(п)-к2(п-1)] (зз)

П-1

В случае циклона в выражениях вместо Ь р следует подставлять Ь С|к. Содержание жидкости на выходе ПЦЭ и циклона определяются по (13,14), а КЭ по (15).

На разработанных моделях ПЦЭ и циклона оценено влияния на КЭ различных факторов. Установлено, что зависимости для ПЦЭ и циклона аналогичны приведенным на рис. 1 а,б.в. Зависимость КЭ от длины и диаметра ПЦЭ показана на рис. 3. Уменьшение диаметра ПЦЭ более эффективно для увеличения КЭ, но приводит к росту

100 80 60 40 20

Я, %

—I— 0,2

—г-0,4

Рис. 3 Зависимость КЭ прямоточных центробежных элементов от диаметра (а) и длины (б).

гидродинамического сопротивления и необходимости увеличения количества элементов. Простое увеличение числа ПЦЭ приводит к незначительному росту КЭ. Заметный рост эффективности обеспечивает увеличение угла закручивания потока. Влияние расхода на КЭ ПЦЭ и циклона в три раза меньше чем у гравитационных сепараторов. В целом, ПЦЭ и циклон компактны и устойчивы в работе, но малоэффективны в области малых расходов.

Четвертая глава диссертации посвящена разработке новой моделирующей системы техноло! ии подготовки газа. Создаваемая моделирующая система впервые позволит:

• на качественно новом уровне переоценить многие технологические решения;

• прогнозировать режимы эксплуатации установок подготовки газа в динамике эксплуатации месторождения (истощение и разработка нового пласта, пиковые нагрузки):

•определить максимально-допустимую нагрузку, найти лимитирующее звено технологии;

• проводить реконструкцию и модернизацию аппаратов и установки, разрабатывать и подбирать сепараторы (тип, размеры, конструктивные элементы, режим работы);

• получать оперативные прогнозы при непосредственном управлении технологией.

Учитывая опыт создания уже существующих моделирующих систем (МС) различных технологий, впервые сформирована структура принципиально новой полномасштабной МС.

Рис. 4 Структурная схема блока моделей аппаратов и устройств полномасштабной моделирующей системы технологии подготовки газа.

Полномасштабная МС технологии подготовки газа содержит следующие узлы: операционную оболочку; модель расчета парожидкостного равновесия; банки данных физико-химических свойств, внешних потоков и изображений аппаратов; блоки технологической схемы, моделей аппаратов и устройств, параметров работы аппаратов и их конструкции, тепловых расчетов и оценки качества. В развитие известного системного подхода впервые предложено детализировать иерархическую схему построения моделей технологии промысловой подготовки газа до уровня основополагающих процессов с последующим интегрированием их в модели аппаратов и технологическую схему установки в целом. Основная идея состоит в том, что модель любого из аппаратов базируется на определенном наборе гидродинамических и тепловых процессов, расположенных в определенной последовательности и количестве. При таком уровне детализации, нет

необходимости в построении большого количества моделей для аппаратов, имеющих много конструктивных типов. Это особенно актуально в случае моделирования сепараторов, у которых только основных конструкций можно выделить несколько десятков. Структура блока моделей аппаратов и устройств представлена на рис. 4. Новый уровень детализации был использован также для аппаратов охлаждения и тепловых расчетов. В основе работы всех вырабатывающих холод аппаратов лежат процессы изоэнтальпийного и изоэнтропийного изменения давления системы. При их расчете, а также определении физико-химических свойств смесей в рабочих условиях используется модель расчета парожидкостного равновесия. Тепловой баланс аппарата (устройства) нами предложено представлять комбинацией типовых процессов теплового смешения, разделения и тепловых потерь. Это позволило не включать тепловые балансы в модели каждого из аппаратов. Построение полномасштабной МС - задача, требующая больших интеллектуальных и временных ресурсов. Также существует потребность добывающих предприятий в точных, специализированных МС. Поэтому была разработана МС на примере установки комплексной подготовки газа (УКПГ) Мыльджинского месторождения (рис. 5).

Рис. 5 Схема Мыльджинской установки комплексной подготовки газа: С-1,2,3 -сепараторы; РЖ-1,2 - разделители; Т-1,2 и ТР-1,2 - теплообменники; КР - клапан дросселирующий.

На Мыльджинской УКПГ используются сепараторы, содержащие циклон, вертикальную осадительную секцию и блок ГОДЭ. Расчет КЭ многоэлементных сепараторов сильно зависит и осложняется изменением фракционного состава капель от одной ступени сепарации аппарата к другой. Поэтому, нами было изучено влияние фракционного состава капель на эффективность сепарации и сформированы принципы моделирования многоэлементных сепараторов. Фракционный состав дисперсной фазы характеризуется: средним размером капель К5 и вероятностным распределением капель по размерам п(К). носящим логонормальный вид (рис. 6). Изменение количества жидкости приводит к варьированию числа капель по каждому из бесконечно малых интервалов радиусов (Ш., но пропорции кривой остаются неизменными. Теоретическая оценка степени коагуляции показала, что ее влияние на функцию п(К) в аппарате незначительно. Поэтому, величину Я,

можно считать неизменной в течение всего времени пребывания газожидкостной смеси в сепараторе, а вид п(К) меняется только в процессе осаждения.

Впервые сформированы принципы моделирования

многоэлементных сепараторов:

1. Независимо от рассчитываемой ступени сепарации функция п(Я) неизменна, поэтому величины Яз и ш в ней следует принимать такими, какими они были на входе сепаратора.

2. Расчет КЭ ступени сепарации п следует проводить по выведенному уравнению:

Пп = 1-(соп/ (О,,.!) (34)

3. Имеет место 2 случая распределения капель по размерам на ступенях сепарации аппарата:

Простое распределение, когда разделение капель идет по одному минимальному осаждаемому радиусу II т , например осадительная секция вертикального сепаратора. Из смеси удаляются капли с К>К„, и получается новая функция вида П|(Я) (рис 6);

Сложное распределение, когда разделение капель идет по нескольким, в зависимости от принятого количества слоев, минимальным осаждаемым радиусам. Такое распределение имеет место на выходе циклона, ПЦЭ, горизонтальной осадительной секции и характеризующееся группой параметров от КП|(1) до Ят(т), Значение т - число слоев разбиения объекта. В таком случае распределение капель по размерам будет иметь вид кривой 1ъ(К). Каждому Ят(п) соответствует определенная площадь сечений слоев 8у„(п), откуда возможен унос с газом капель такого и меньшего радиусов (рис. 6). Смесь с распределением п^Я) или п2(Я) попадет на вход следующей ступени сепарации.

4. Значения ю„ в зависимости от вида сепарации определяются по формуле:

со „ = оз', + м,(1)-а(1) + ш,(2)а(2) + ш,(3)а(3) +...+ Щ1(п)а(п) (35)

где:со^ ~ | ^„„(ЯДО; со,(п) = | -^~п0(К)с1К (36)

о 3 кт(„) 3

Доли площадей сечений с которых происходит унос капель радиусом Яш(п) и меньше определяется:

а(п) = %^где: в»^», = £8» (37)

5.В случае, если КЭ какой-либо из ступеней сепарации п будет меньше нуля, необходимо считать: г)„=0; со„=гоп |.

Используя принципы построения многоэлементных сепараторов, модели вертикального гравитационного сепаратора, ПЦЭ и циклона впервые разработана математическая модель многоэлементного газосепаратора Мыльджинской УКПГ.

Рис. 6 Учет распределения капель по размерам во многоэлементном сепараторе.

В пятой главе диссертации, с использованием разработанной моделирующей системы решены некоторые комплексные вопросы технологии промысловой подготовки газа и предложен технологический параметр критерий - степень рециркуляции

Ок=Ок/10ж (п),

(38)

где Оц, Ож(п) - расходы рециркулянта и конденсата со ступени сепарации п, кг/ч. Степень рециркуляции можно выражать в долях и процентах. Значение Од находится в интервале от О до Максимальная степень рециркуляции определяется:

ОГ=ЕСж(п) (39)

п=|

Для определения прироста выхода нестабильного конденсата и изменения извлекаемости различных компонентов из газа в зависимости от степени рециркуляции и КЭ концевого сепаратора было проведено специальное исследование. При обработке результатов получены зависимости на рис. 7. При определенном значении КЭ, независимо от степени рециркуляции, получается одинаковое значение прироста выхода конденсата. Эта точка была названа критической точкой рециркуляции. При понижении КЭ концевого сепаратора ниже значения, соответствующего критической точке, дополнительная рециркуляция будет увеличивать потери конденсата. Установлено, что при малых Ок в

С5+ • 10"\ % легче С3, %

С; „■ '/;. %__

0,4 0,3 0,2

Сз.4

легче

С3

0 10 20 30 40 50 60 7(Шк,%

Рис. 7 Относительный прирост выхода нестабильного конденсата (а) и его состава (б) при изменении степени рециркуляции и КЭ концевого газосепаратора.

конденсате наибольшее возможное содержание компонентов группы С5+ и ПБФ, а при больших - минимальное. Это вызвано тем, что в жидкость в первую очередь переходят тяжелые компоненты. Прирост выхода конденсата зависит от состава сырья и режима работы аппаратов. Для группы С54 он увеличиваться с ростом молекулярной массы группы. Поэтому, для рециркуляции целесообразно использовать стабилизированный конденсат.

Расчет влияния совокупности степени рециркуляции и КЭ аппаратов на выход и состав конденсата является сложной комплексной задачей. Между тем существует потребность в быстрой оценке влияния рециркуляции и КЭ аппаратов на материальный баланс установок. Используя полученные выводы и выражения, нами разработан метод определения прироста выхода нестабильного конденсата и его компонентов:

1. Из упрощенного расчета парожидкостного равновесия по фактической и одноступенчатой схемам сепарации находятся расходы конденсата, разница которых соответствует А'1' - приросту выхода конденсата от эффекта одноступенчатой сепарации.

2. По выражению (39) определяется максимальная степень рециркуляции Dr""*.

3. Вычисляется значение КЭ, в критической точке т)кр rio выведенному выражению:

*-чтах

п =----(40)

"р дф/юо + ог

4. Соответствующее критической точке значение Дпр находится подстановкой riKp и Д'1' в описывающее зависимости на р»с. 7 выражение:

ДПР = [(1 + Лф /100) {г, • (1 - DRmax + Dr) + Dr™" - Dr }- 1] • 100 (41)

5. Значения Дпр при КЭ=100 %, соответствующие другим DR определяются:

Дпр=Дф-Ок/ОГ (42)

6. В координатах Дпр - КЭ строятся зависимости по двум точкам. Одной из них всегда является критическая точка с координатами (г^ - Дпр), а второй точки с координатами (100% - Дпр), соответствующие определенному значению DR.

7. Относительные доли групп компонентов от величины общего прироста выхода нестабильного конденсата определяются по зависимостям на рис. 7.

Важнейшим показателем качества подготовки газа является значение точки росы газа. Качество работы оборудования наиболее полно отражается коэффициентом эффективности аппаратов. Установлена взаимосвязь между КЭ концевой ступени сепарации, температурой и давлением точки росы товарного газа, которая представлена в виде изобар на рис. 8. Каждая из изобар соответствует определенному давлению в газопроводе Рги, которое выражается в долях от давления в концевом сепараторе Рссп По вертикальной оси отложена величина изменения температуры точки росы газа ДТР Значение температуры точки росы газа равно сумме ДТР и температуры сепарации. ДТР,'С

-3

10'

15

-

-

-

-1- -1- -1- -1- l

96,0 96,8 97,6 98.4 99,2 100.0 л. %

Рис. 8 Зависимость изменения точки росы товарного газа от КЭ концевой ступени

сепарации и давления в магистральном газопроводе. 13- Р№=0,8Рсеп: 4- Рт=0,7Рсеп; 5 -Pm=0,6PKn

Peen- 2 Prd3 0,9Pt<

Разработанные впервые метод определения прироста выхода конденсата и зависимости точки росы газа от давления в газопроводе и КЭ концевого сепаратора могут использоваться для оценки и прогнозирования качества продукции, а также в расчетах при оптимизации, разработке и реконструкции установок подготовки газа.

Разработанная МС позволяет оценить влияние расхода, состава и физико-химических свойств сырья на конечные продукты не только количественно, но и качественным образом. Были проведены расчеты Мыльджинской УКПГ согласно приведенной на рис. 5 схемы. Показано, что с увеличением расхода снижается КЭ сепараторов и разделителей (выветривателей). Это приводит к увеличению содержания нецелевых компонентов в газе и конденсате и ухудшению показателя точки росы газа (табл. 2).

При истощении пласта вследствие длительной разработки происходит "облегчение"' состава сырья и изменение его свойств. При этом, несмотря на небольшой расход сырья, по причине изменения свойств смеси и малого содержания жидкости на входе сепараторов произойдет снижение их эффективности (табл. 2). При таком режиме и составе сырья в С-1 (рис. 5) конденсат выпадать не будет, а в РЖ-2 резко снизится выделение газа.

Для увеличения КЭ концевого сепаратора можно: рекомендовать увеличить длину подводящего трубопровода; модернизировать конструкцию аппарата или, что эффективнее подать конденсат с предыдущих ступеней сепарации на вход последней, т. е. произвести рециркуляцию. Рассчитано необходимое для завершения процесса каплеобразования в подводящем трубопроводе количество рециркулянта.

Таблица 2. Влияние расхода сырья на качественные показатели продукции УКПГ

Параметр оценки Второй год разработки Шлвд год раз ццатый работки

Расход конденсата на рециркуляцию, кг/ч. 0 0 0 0 0 4152

Расход на входе установки, кг/ч. 127000 176000 220000 245000 10000 0 100000

КЭ С-3. % 99,82 99,27 98,37 97,70 99,01 99,90

КЭ РЖ-2, % 99,00 98,51 98.04 97,53 99,10 99,10

Точка росы по УВ, °С -33,7 -31,8 -28,9 -26,4 -26,6 -30,5

Выход газа, кг/ч. 97539 134839 168878 188050 89854 89267

Выход конденсата, кг/ч. 29461 41161 51122 56950 10146 10733

Унос С5+ с газом, кг/ч. 18 89 244 383 46 7

Унос Сз+ с газом, кг/ч. 26 136 375 590 72 19

унос компонентов легче С3 с конденсатом, кг/ч. 77 159 258 354 27 29

Результаты расчета УКПГ с рециркуляцией также приведены в табл. 2. Прирост выхода нестабильного конденсата при рециркуляции происходит не только благодаря увеличению КЭ концевой ступени сепарации, но и за счет эффекта одноступенчатой сепарации. Показано, что избыток рециркулянта при некотором значении КЭ может привести к ситуации, когда унос конденсатообразующих компонентов с газом станет больше их прироста за счет роста КЭ сепаратора и эффекта одноступенчатой сепарации.

Разработанная новая моделирующая система технологии подготовки газа позволяет проводить и другие технологические расчеты в динамике эксплуатации месторождений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен обзор проблем, связанных с эксплуатацией, модернизацией, моделированием и проектированием технологии подготовки газа. Показано, что разработанная моделирующая система позволяет решать технологические задачи, в том числе и в динамике эксплуатации.

2. Из современных теоретических и эмпирических методов расчета парожидкостного равновесия по экспериментальным данным выявлено наиболее точное -известное уравнение Пенга-Робинсона. Для повышения точности моделирования нами впервые разработан метод адаптации коэффициентов парного взаимодействия. С использованием метода на примере газоконденсатных месторождений Томской области достигнута средняя погрешность описания составов равновесных фаз в рабочих условиях 2-4 %, а долей оггона 0,25 %.

3. Для автоматизированного определения типа сепарационного процесса в программной среде предложена классификация, основанная на доле отгона газа. Согласно этой классификации четко определяются процессы газосепарации, выветривания и смешанной сепарации. Основываясь на предложенной классификации сепарации, впервые получены уравнения материального баланса и составов потоков, которые учитывают парожидкостное равновесие, эффективность и количество единиц сепарационного оборудования.

4. Несмотря на теоретически обоснованную возможность образования заметного пересыщения пара и жидкости, на промышленных объектах подготовки газа данное явление не возникает и процессы образования новой фазы можно считать равновесными

5. С целью образования капель наибольшего размера, а значит и увеличения эффективности сепарации необходимо производить процесс охлаждения сначала резко с получением большого числа капель-зародышей, затем медленно, в потоке малой интенсивности - для исключения образования капель-зародышей и создания условий конденсационного роста капель. Для более быстрого формирования капель также целесообразно использовать трубопроводы с развитой поверхностью, обладающей хорошей смачиваемостью.

6. Впервые разработана методика послойного расчета сепараторов. Методика позволяет учесть влияние различных геометрических, физических, физико-химических и технологических факторов, а также фракционного состава капель на эффекшвность работы всей последовательности технологических звеньев.

7. На основе теоретических закономерностей и методики послойного расчета, созданы гидродинамические модели гравитационной и центробежной сепарации и оценено влияние различных параметров на их КЭ. Показана важность и единство влияния на сепарацию совокупности физико-химических и технологических параметров.

8. Расчетами с использованием разработанных гидродинамических моделей установлено:

- на КЭ всех видов сепарации наибольшее влияние оказывает поверхностное натяжение, содержание жидкости в смеси диаметр и длина подводящего трубопровода. Вместе с тем, влияние вязкости и плотностей фаз на эффективность всех видов сепарации незначительно;

- вертикальный гравитационный сепаратор в среднем на 30% чувствительнее к изменению физико-химических свойств смеси и на 40% - к изменению диаметра аппарата, чем горизонтальный. Производительность вертикального гравитационного сепаратора при одинаковых условиях и размерах на 30-40% ниже, чем у горизонтального;

- центробежная сепарация заметно эффективнее в элементах малого радиуса вращения и обеспечивает производительность в несколько раз больше гравитационной.

9. Впервые разработаны принципы моделирования многоэлементных сепараторов. Создана гидродинамическая модель сепаратора Мыльджинской установки подготовки газа, в которой учтено реальное изменение фракционного состава капель от ступени к ступени.

10. Разработаны математические модели дроссель-эффекта, теплообменника и блока расчета физико-химических свойств смесей в рабочих условиях.

11. Впервые разработана структура полномасштабной моделирующей системы (MC) технологии подготовки газа. В основу иерархической схемы построения гидродинамических моделей и системы в целом положена детализация до уровня основополагающих массообменных и тепловых процессов. Это позволило резко уменьшить количество необходимых моделей и упростить их структуру.

12. Построена специализированная MC на примере Мыльджинской установки подготовки газа, позволяющая проводить комплексные технологические расчеты с высокой точностью, учетом расхода и свойств сырья. Расчетами на разработанной MC установлено:

- увеличение производительности установки от минимальной до максимальной приводит к росту уноса компонентов группы С5+ на 5500 кг/сут и повышению точки росы газа на 5 "С;

- изменение состава и свойств сырья в результате длительной разработки месторождения приведет к нарушению нормальной работы некоторых аппаратов и снижению эффективности концевой ступени сепарации на 0,9 % при расходе сырья всего 100000 кг/ч (1/3 от номинального). Для восстановления ее эффективности до нормального значения необходимо произвести рециркуляцию около 4000 кг/ч конденсата. При этом унос конденсатообразующих компонентов снизится в 6,5 раз.

13. Установлено комплексное влияние рециркуляции и эффективности сепарации на процесс, разработан метод определения прироста выхода конденсата и его компонентов. Показано, что при максимальной степени рециркуляции и КЭ концевого сепаратора 99,5% возможно получить прирост в выходе нестабильного конденсата на 8,5%. Положительный прирост выхода конденсата также обеспечивается при КЭ концевого сепаратора 96-100% и степени рециркуляции выше 15%.

14. Впервые определена взаимосвязь между эффективностью концевой ступени сепарации и термобарическими условиями точки росы газа по УВ. Снижение эффективности концевой ступени сепарации на 1 % приводит к повышению точки росы на 4 "С. К такому же результату приводит снижение давления в газопроводе до 70 % от давления сепарации. Основные результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Маслов A.C., Вострикова Е.П. Исследование эффективности процесса сепарации нефтей Западной Сибири с использованием моделирующих систем// Материалы докладов Второй Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А. Усова. - Томск: Изд-во НТЛ, 1998. - с. 29.

2. Кравцов A.B., Ушева Н.В., Мойзес O.E., Маслов A.C. Компьютерный анализ технологии первичной подготовки нефти и газовых конденсатов// Материалы юбилейной научно-практической конференции "Добыча, подготовка и транспорт нефти и газа". - Томск: Изд-во STT, 1999.-с. 42-45.

3. Маслов A.C. Моделирование технологии промысловой подготовки газа и газового конденсата// Труды Третьего Международного имени академика М.А. Усова научного симпозиума студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск: Изд-во ТПУ, 1999. - с. 249250.

4. Маслов A.C., Ушева I1.B. Моделирование процессов промысловой подготовки газа и газового конденсата// Тезисы докладов V международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов". - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1999. - с. 38.

5. Маслов A.C. Захарова Ю.Н. Совершенствование процессов промысловой подготовки газа и газового конденсата// Тезисы докладов региональной научной конференции молодых ученых "Химия нефти и газа - 99'". - Томск: Изд-во 1ГГЛ. 1999. - с. 13-14.

6. Кравцов A.B., Ушева Н.В., Мойзес O.E., Кузьменко Е.А., Маслов A.C. Компьютерный анализ технологических режимов установки подготовки газа и газового конденсата// Материалы юбилейной научно-практической конференции "Проблемы и пути эффективного освоения минерально-сырьевых рессурсов Сибири и Дальнего Востока".-Новосибирск: Изд-во "Наука" РАН, 2000. - с. 85-87.

7. Маслов А С., Ушева Н.В. Исследование технологических режимов установки подготовки газа и газового конденсата с применением информационно-моделирующих систем// Материалы чегверюй международной конференции "Химия нефти и газа". - Томск: Изд-во STT, 2000.-с. 91-95.

8. Kravtsov A.V., Maslov A.S.. Usheva N.V. Study of gaz and gaz condensate preparing by applying of information-simulating system// Abstracts XV International Conference on Chemical Reactors CHEMREACTOR-15. - Helsinki, Finland, 2001. - p. 262-265.

9. Кравцов A.B., Ушева H.B., Маслов A.C., Рейзлин В.И. Информационно-моделирующая система технологии подготовки нефти, газов и газовых конденсатов// Материалы международной научно-технической конференции "Информационные системы и технологии ИСТ-2000". - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. - с. 190-191.

10. Кравцов A.B., Ушева П.В., Мойзес O.E., Кузьменко Е.А., Маслов A.C., Иванов В.Г. Исследование процессов промысловой подготовки газового конденсата Мыльджинского месторождения// Материалы Второй научно-практической конференции "Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа". — Томск: Изд-во STT, 2001. - с. 117-122.

11. Кравцов A.B., Ушева Н.В., Мойзес O.E., Кузьменко Е.А., Маслов АС., Гавриков А.А Повышение эффективности технологии подготовки природного газа и газового конденсата с использованием моделирующей системы// Известия высших учебных заведений "Химия и химическая технология". - Иваново: Изд-во ИГХТУ, 2002. - том 45. вып. 3. с. 142-145.

12. Кравцов A.B., Ушева Н.В., Маслов A.C., Гавриков A.A., Барамыгина H.A. Повышение эффективности ¡ехнологии промысловой подготовки газа и газовою конденсата на примере Мыльджинского ГКМ с использованием динамической моделирующей системы// Материалы научно-практической конференции "Проблемы и пути эффективного освоения и использования рессурсов природного и нефтяного газа". - Томск, 2002. - с. 132-135.

13. Маслов A.C., Иванов В.Г., Кравцов A.B., Ушева Н.В. Повышение эффективности технологии промысловой подготовки газового конденсата// Газовая промышленность, 2003. -№7.

14. № 50200100322 Кравцов A.B., Маслов A.C., Ушева Н.В. Программа «VERTGRAVSEP» / Томский политехнический университет (ТПУ). - 3 е.; IBM PC; MS/DOS; Программа.

15. № 50200100323 Маслов A.C. Программа «HORGRAVSEP»./ Томский политехнический универси ier (ТПУ). - 3 е.; IBM PC; MS/DOS; Программа.

16. № 50200100324 Кравцов A.B., Маслов A.C.. Ушева Н.В. Программа «НЕАТЕХСОМ»./ Томский политехнический университет (ТПУ). - 3 е.; IBM PC; MS/DOS; Программа.

Подписано к печати 15 08 03 Формат 60x84/16 Бумага "Гознак". Печать RISO Услпечл 1,4 Уч-издл 1,26 Тираж 100 экз Заказ №531. Издательство ТПУ 634050, Томск, пр Ленина, 30

ii

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 Пенга-Робинсона

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 матриц коэффициентов парного 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 96 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

3.10 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 работу 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

Актуальность работы

С каждым годом роль газа в мировом топливно-энергетическом балансе становится все существеннее. Это вызвано достаточно малой стоимостью газа и его потребительскими свойствами: высокой стабильностью и однородностью состава, калорийностью, технологичностью использования и транспортировки, высокой экологичностью. О роли газа свидетельствуют объемы добычи. Так, в 2002 году общемировая добыча составила примерно 2800 млрд. м3. Из них в России только РАО "Газпром" добыто 521 млрд. м3, в 2003 году будет добыто уже 532 млрд. м3. Прирост добычи газа в России к 2005 г. составит около 5 % [1, 2].

Добываемый из скважин пластовый газ содержит в своем составе различные количества воды, углеводородного конденсата, активных и инертных примесей. Поэтому, продукцию скважин подвергают обработке на установках комплексной подготовки газа (УКПГ). Совместно с УКПГ, как правило, используются другие установки. В основном это установки стабилизации конденсата (УСК). В результате практически всегда получают три целевых продукта: «сухой» газ, стабильный конденсат и пропан-бутановую фракцию (ПБФ). В зависимости от удаленности промысла, развития инфраструктуры и промышленности, ПБФ может подаваться потребителям как отдельный продукт, совместно с «сухим» газом по газопроводу или по продуктопроводу с конденсатом [3]. Независимо от используемой на промысле технологии, соблюдение норм и улучшение качества транспортируемых продуктов, а также экономическая целесообразность требуют как можно более высокой четкости разделения пластовой смеси углеводородов на целевые продукты. Это особенно важно для УКПГ.

Таким образом, существует объективная необходимость повышения качества проектирования установок и аппаратов подготовки газа, в анализе и последующей оптимизации режимов работы действующих установок, а также их модернизации и реконструкции. При эксплуатации технологических установок, особенно на начальном и заключительных этапах, важно знать предельные нагрузки по сырью, при которых сохраняется удовлетворительное качество получаемых продуктов. Кроме того, существует проблема прогнозирования качества товарной продукции и режимов работы установок при изменении состава, физико-химических свойств и расхода сырья как в большом, так и в малом масштабах времени. Изменение состава и расхода сырья может иметь место: при пусках-остановках отдельных скважин и целых кустов, неравномерном (поршневом) режиме движения жидкости в смеси с газом по шлейфам, естественном истощении месторождения и изменении режима работы скважин.

Существуют также вопросы технологии подготовки газа до сих пор не разрешенные полностью или постоянно требующие анализа при изменении производственных условий.

При решении различных проблем и задач, в том числе и технологии подготовки газа, наиболее эффективен метод математического моделирования. В настоящее время уже созданы моделирующие системы, позволяющие в определенном объеме решать вышеописанные задачи. Несмотря на высокий уровень организации некоторых из систем они по своей сути являются термодинамическими, т. к. в них не учитывается эффективность работы основных аппаратов УКПГ - сепараторов и выветривателей. Следовательно, не учитывается или не полностью принимается во внимание целый ряд важных в технологическом плане факторов: расход, состав и физико-химические свойства сырья; схема производства; процессы формирования новой фазы; конструкция, размеры и связанные с этим гидродинамические процессы массообменного оборудования.

Существующие в настоящее время моделирующие системы технологии промысловой подготовки газа создавались из расчета их максимальной универсальности. Однако их универсальности сопутствовало снижение точности моделирования. Это вызвано, главным образом, снижением точности расчетов в результате изменения состава сырья и его физико-химических свойств. Парожидкостное равновесие в современных моделирующих системах рассчитывается по уравнениям состояния. Для предприятий, как правило, эксплуатирующих подобные по составу сырья месторождения предпочтительнее использование наиболее точных, профильных, специально разработанных моделирующих систем. Поэтому существует потребность в методах, позволяющих увеличить точность моделирования парожидкостного равновесия по уравнениям состояния, в том числе, и для определенных типов пластовых смесей.

На качестве моделей и моделирующих систем отрицательно сказывается и использование разного рода эмпирических зависимостей. Их использование сужает диапазон возможного варьирования параметров, ограничивает область применения и приводит к искажению отражения закономерностей природных явлений.

Цель работы заключается в повышении эффективности технологии подготовки газа посредством разработки моделирующей системы и прогнозирования технологических режимов в динамике эксплуатации месторождения.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: повысить точность моделирования парожидкостного равновесия; учесть влияние эффективности массообменных аппаратов на составы потоков и материальные балансы; исследовать и учесть влияние процессов образования новой фазы; разработать гидродинамические модели различных видов сепарации и многоэлементного сепаратора; сформировать структуру моделирующей системы и создать ее основные блоки; разработать методику для определения прироста выхода конденсата при рециркуляции; установить взаимосвязь между эффективностью, термобарическими условиями концевой ступени сепарации и точкой росы газа.

Научная новизна: выполнена детализация иерархической (структурной) схемы построения моделей аппаратов и моделирующей системы технологии промысловой подготовки газа до уровня основополагающих процессов с последующим интегрированием их в модели аппаратов и технологическую схему установки в целом; разработан метод адаптации коэффициентов парного взаимодействия уравнений состояния, позволяющий добиться максимальной точности расчета парожидкостного равновесия; впервые получены уравнения материального баланса и составов потоков, учитывающие парожидкостное равновесие, эффективность и количество единиц сепарационного оборудования; предложена методика послойного расчета сепарационного оборудования, позволяющая учесть влияние на процесс осаждения геометрических, физических, физико-химических и технологических факторов, а также, фракционного состава капель; на теоретической основе разработаны гидродинамические математические модели гравитационной и центробежной сепарации; впервые решены вопросы теоретического учета влияния фракционного состава капель на эффективность многоэлементных сепараторов, сформированы принципы их расчета, разработана гидродинамическая модель трехэлементного газосепаратора; разработана структура полномасштабной моделирующей системы технологии подготовки газа и моделирующая система на примере Мыльджинской. УКПГ для прогнозирования технологических режимов в динамике эксплуатации месторождения; предложен метод определения прироста выхода нестабильного конденсата при рециркуляции с учетом эффективности сепаратора; установлена прямая взаимосвязь между эффективностью, термобарическими условиями концевой ступени сепарации и точкой росы газа по углеводородам.

Практическое значение: разработанный метод адаптации коэффициентов парного взаимодействия может быть использован для увеличения точности расчетов парожидкостного равновесия; выведены уравнения, позволяющие проводить оценку влияния эффективности сепараторов, выветривателей и их каскадов на материальные балансы и составы потоков; предложенная методика послойного расчета сепарационного оборудования позволяет эффективно создавать гидродинамические модели аппаратов и устройств; разработанные гидродинамические модели гравитационной и центробежной сепарации могут быть использованы при проектировании соответствующих устройств технологии подготовки газа;

- разработанная моделирующая система УКПГ являются эффективным инструментом при проектировании, модернизации, реконструкции аппаратов, оптимизации и управлении технологией подготовки газа в динамике эксплуатации месторождения;

- разработанная методика определения прироста выхода конденсата при рециркуляции и установленная взаимосвязь между эффективностью сепаратора, термобарическими условиями в нем и точкой росы позволяют проводить оперативную оценку, а также оптимизацию технологии подготовки газа;

- определено влияние расхода сырья на материальный баланс Мыльджинской УКПГ, составы и качество целевых продуктов. Спрогнозирована работа установки после длительного периода эксплуатации месторождения, сделаны рекомендации по повышению ее эффективности.

Реализация результатов исследования Разработанная моделирующая система, методы, уравнения и результаты исследований используются в инженерных расчетах ОАО "Томскгазпром", ООО "ИКТ-СЕРВИС", пусконаладочной организацией ООО "REVERS" (получено 4 акта о внедрении), а также в научно-педагогической деятельности кафедры "Химической технологии топлива и химической кибернетики" Томского политехнического университета.

На защиту выносятся:

- структура полномасштабной моделирующей системы и специализированная моделирующая система Мыльджинской УКПГ, позволяющие прогнозировать технологические режимы в динамике эксплуатации месторождения;

- уравнения материального баланса и составов потоков, учитывающие парожидкостное равновесие, эффективность и количество единиц сепарационного оборудования;

- метод адаптации коэффициентов парного взаимодействия уравнений состояния к определенным типам пластовых смесей, позволяющий повысить точность расчета парожидкостного равновесия;

- методика послойного расчета сепарационного оборудования, позволяющая эффективно учесть влияние на процесс осаждения факторов различной природы и фракционного состава капель;

- гидродинамические модели гравитационной и центробежной сепарации;

- принципы построения моделей многоэлементных сепараторов и модель трехэлементного сепаратора Мыльджинской УКПГ;

- метод определения прироста выхода нестабильного конденсата и его компонентов при рециркуляции с учетом эффективности сепарации;

- взаимосвязь между эффективностью концевой ступени сепарации, термобарическими условиями в ней и точкой росы газа по углеводородам;

- результаты комплексных исследований влияния схемы производства, расхода, состава и свойств сырья на работу Мыльджинской установки подготовки газа.

Апробация работы

Диссертационная работа, ее отдельные разделы и результаты докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры "Химической технологии топлива и химической кибернетики" Томского политехнического Университета, научно-техническом совете ОАО "Томскгазпром", а также на следующих конференциях, симпозиумах и форумах: Второй Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А. Усова "Проблемы геологии и освоения недр"/ г. Томск, 1998 г.; Юбилейной научно-практической конференции "Добыча, подготовка и транспорт нефти и газа"/ г. Томск, 1999 г.; Пятой Международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (КХТП-У-99)/г. Уфа, 1999 г.; Третьем Международном им. академика М.А. Усова научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых "Проблемы геологии и освоения недр"/ г. Томск, 1999 г.; Региональной научной конференции молодых ученых "Химия нефти и газа-99'7 г. Томск, 1999 г.; Юбилейной научно-практической конференции "Проблемы и пути эффективного освоения минерально-сырьевых ресурсов Сибири и Дальнего Востока"/ г. Томск, 2000 г.; Четвертой международной конференции "Химия нефти и газа"/ г. Томск, 2000 г.; Международной научно-технической конференции "Информационные системы и технологии"/ г. Новосибирск, 2000 г.; Второй научно-практической конференции "Добыча, подготовка и транспорт нефти и газа"/ г. Томск, 2001 г.; XV International Conference on Chemical Reactors CHEMREACTOR-15 / Helsinki, Finland, 2001 г.; Третьей международной выставке-конгрессе "Нефть и газ - 2002"/ г. Томск, 2002 г.; Седьмой международной выставке "Нефть и газ. Перспективы развития нефте- и газохимии в Ханты-Мансийском автономном округе"/ г. Сургут, 2002 г.; Научно-практической конференции "Проблемы и пути эффективного освоения и использования ресурсов природного и нефтяного газа"/ г. Томск, 2002 г.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен обзор проблем, связанных с эксплуатацией, модернизацией, моделированием и проектированием технологии подготовки газа. Показано, что разработанная моделирующая система позволяет решать технологические задачи, в том числе, и в динамике эксплуатации месторождения.

2. Среди современных теоретических и эмпирических методов расчета парожидкостного равновесия по экспериментальным данным, выявлено наиболее точное - известное уравнение Пенга-Робинсона. Для повышения точности моделирования, впервые разработан метод адаптации коэффициентов парного взаимодействия. Используя данный метод, создана модель расчета парожидкостного равновесия на примере газоконденсатных смесей месторождений Томской области и достигнута средняя погрешность описания составов равновесных фаз в рабочих условиях 2-4 %, а долей отгона 0,25 %.

3. Для автоматизированного определения типа сепарационного процесса в программной среде предложена классификация, основанная на доле отгона газа. Согласно этой классификации, четко определяются процессы газосепарации, выветривания и смешанной сепарации. Основываясь на предложенной классификации процесса сепарации, впервые получены уравнения материального баланса и составов потоков, которые учитывают парожидкостное равновесие, эффективность и количество единиц сепарационного оборудования.

4. Рассмотрен вопрос о степени неравновесности процессов при установлении парожидкостного равновесия. Показано, что несмотря на теоретически обоснованную возможность образования заметного пересыщения пара и жидкости, на промышленных объектах подготовки газа данное явление не возникает и процессы формирования новой фазы можно считать равновесными.

5. С целью образования капель наибольшего размера, а, значит, и увеличения эффективности сепарации, необходимо производить процесс охлаждения сначала резко, с получением большого числа капель-зародышей, затем медленно, в потоке малой интенсивности, - для исключения образования капель-зародышей и создания условий конденсационного роста капель. Для более быстрого формирования капель также целесообразно использовать трубопроводы с развитой поверхностью, обладающей хорошей смачиваемостью.

6. Впервые разработана методика послойного расчета сепараторов. Методика позволяет учесть влияние различных геометрических, физических, физико-химических и технологических факторов, а также фракционного состава капель на эффективность работы всей последовательности технологических звеньев.

7. На основе теоретических закономерностей и методики послойного расчета созданы гидродинамические модели гравитационной и центробежной сепарации и оценено влияние различных параметров на их КЭ. Показана важность и единство влияния на сепарацию совокупности физико-химических и технологических параметров.

8. Расчетами с использованием разработанных гидродинамических моделей установлено:

- на КЭ всех видов сепарации наибольшее влияние оказывает поверхностное натяжение, содержание жидкости в смеси, диаметр и длина подводящего трубопровода. Вместе с тем, влияние вязкости и плотностей фаз на эффективность всех видов сепарации незначительно;

- вертикальный гравитационный сепаратор, в среднем, на 30 % чувствительнее к изменению физико-химических свойств смеси и на 40 % - к изменению диаметра аппарата, чем горизонтальный. Производительность вертикального гравитационного сепаратора, при одинаковых условиях и размерах, на 30 - 40 % ниже, чем у горизонтального;

- центробежная сепарация заметно эффективнее в элементах малого радиуса вращения и имеет производительность в несколько раз больше гравитационной.

9. Впервые разработаны принципы моделирования многоэлементных сепараторов. Создана гидродинамическая модель сепаратора Мыльджинской установки подготовки газа, в которой учтено реальное изменение фракционного состава капель от. ступени к ступени.

10. Разработаны математические модели дроссель-эффекта, теплообменника и блока расчета физико-химических свойств смесей в рабочих условиях.

11. Впервые разработана структура полномасштабной моделирующей системы (МС) технологии подготовки газа. В основу иерархической схемы построения гидродинамических моделей и системы в целом положена детализация до уровня основополагающих массообменных и тепловых процессов. Это позволило резко уменьшить количество необходимых моделей и упростить их структуру.

12. Построена профильная МС на примере Мыльджинской установки подготовки газа, позволяющая проводить комплексные технологические расчеты с высокой точностью, учетом расхода и свойств сырья. Проведенными на разработанной МС технологическими расчетами установлено:

- увеличение производительности установки от минимальной до максимальной приводит к росту уноса компонентов группы С$+ на 5500 кг/сут и повышению точки росы газа на 5 °С;

- изменение состава и свойств сырья в результате длительной разработки месторождения приведет к нарушению нормальной работы некоторых аппаратов и снижению эффективности концевой ступени сепарации на 0,9 % при расходе сырья всего 100000 кг/ч (1/3 от номинального). Для восстановления ее эффективности до нормального значения необходимо произвести рециркуляцию около 4000 кг/ч конденсата. При этом унос конденсатообразующих компонентов снизится в 6,5 раз.

13. Установлено комплексное влияние рециркуляции и эффективности сепарации на процесс, разработан метод определения прироста выхода конденсата и его компонентов. Показано, что при максимальной степени рециркуляции и КЭ концевого сепаратора 99,5 % возможно получить прирост в выходе нестабильного конденсата на 8,5 %. Положительный прирост выхода конденсата также обеспечивается при КЭ концевого сепаратора 96-100 % и степени рециркуляции выше 15 %.

14. Впервые определена взаимосвязь между эффективностью концевой ступени сепарации, термобарическими условиями в ней и точкой росы газа по УВ. Снижение эффективности концевой ступени сепарации на 1 % приводит к повышению точки росы на 4 °С. К такому же результату приводит снижение давления в газопроводе до 70 % от давления сепарации.

1. CERA. Материалы совещания "Круглые столы для высших руководителей", 1999. -124 с.

2. Подюк В.Г. Стратегия роста// Газовая промышленность. 2002. - №6. - С. 8-9.

3. Трубопроводный транспорт продуктов разработки газоконденсатных месторождений. 1990.

4. Патент №2091431 РФ Раковский В.Ф. 29.08.1988.

5. Патент №2061733 Германия Кумман П., Линде А.Г. 11.11.1985.6. ОСТ 51-40-83.

6. Гвоздев Б.П., Гриценко А.И., Корнилов А.Е. Эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений: Справочное пособие. М.: Недра, 1988. - 575 с.

7. Бекиров Т.М., Шаталов А.Т. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. М.: Недра, 1986.-261 с.

8. Степанова Г.С., Зайцев И.Ю., Бурмистров А.Г. Разработка сероводородсодержащих месторождений углеводородов. — Л.: Химия, 1986. — 162 с.

9. Коротаев Ю.П., Ширковский А.И. Добыча, транспорт и подземное хранение газа. М.: Недра, 1984.-486 с.

10. Гухман А.А. Об основаниях термодинамики. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 383 с.

11. Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата/ под ред. Коротаева Ю.П.-1984 Т-1,2.

12. Технологический регламент установки комплексной подготовки газа Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения.

13. Гриценко А.И. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России. — М.: Недра, 1999.-473 с.

14. Лобков A.M. Сбор и обработка нефти и газа на промысле. М.: Недра, 1968. - 254 с.

15. Язик А.В. Системы и средства охлаждения природного газа. -1986. 200 с.

16. Справочник по разделению газовых смесей методами глубокого охлаждения. — М.: Госхимиздат, 1963. 512 с.

17. Язик А.В. Турбодетандеры в системах промысловой подготовки природного газа. М.: Недра, 1977.- 173 с.

18. Милыптейн Л.М., Бойко С.И., Запорожец Е.П. Нефтегазопромысловая сепарационная техника. -М.: Недра, 1991. -236 с.

19. Иванец Г.Е., Плотников В.А., Плотников П.В. Энергетический характер роторно-пульсационного аппарата// Журнал прикладной химии. 2000. - т. 73. - вып. 9. — С. 1511-1514.

20. Д.М. Бобров, Ю.Н. Васильев, Ю.А. Лаухин и др. Применение аппаратов пульсационного охлаждения газа в газовой промышленности// Обзор, инф. сер.: Подготовка и переработка газа и газового конденсата. М.: ВНИИЭгазпром. - 1985. - вып. 7. - С. 58.

21. Бобров Д.М., Лаухин Ю.А., Лященко A.M. и др. Генераторы холода на базе волновых обменников давления// Газовая промышленность. 1993. - №1. - С. 30-32.

22. Козлов А.В., Бобров Д.М., Лаухин Ю.А. Волновой детандер с энергообменными каналами переменной площади сечения//Химическое и нефтегазовое машиностроение-2000. -№11.—С 27.

23. Гриценко А.И. Научные основы промысловой обработки углеводородного сырья. М.: Недра, 1977.-239 с.

24. Гриценко А.И. Физические методы переработки и использования газа. -М.: Недра, 1981. 224 с.

25. Промышленные теплообменные процессы и установки/ под ред. Бакластова В.А. — М.: Энергоатомиздат, 1986. 326 с.

26. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии— М.: Химия, 1971.-784 с.

27. Красникова O.K., Попов О.М., Удут В.А. Новые конструкции эффективных витых трубчатых теплообменников// Нефтегазовые технологии. 1998. - №5. - С. 10-12.

28. Митенков Ф., Камышев Б. Новый тип компактных пластинчатых теплообменников// Нефтегазовые технологии. 1998. - №5. - С. 12-14.

29. Иайхутдинов P.M. Использование потенциальной энергии газа для получения электроэнергии// Химическое и нефтегазовое машиностроение. 1998 - №8 - С. 12-15.

30. Гуцол А.Ф. Эффект Ранка. 1997. - т. 167. - С. 665-687.

31. Жидков М.А. и др. Взаимосвязь сепарационных и термодинамических характеристик трехпоточных вихревых труб// Химическое и нефтегазовое машиностроение. -2001-№5 -С. 8-11.

32. Коротаев Ю.П. Эксплуатация газовых месторождений. — М.: Недра, 1975. 415 с.

33. Синайский Э.Г. Разделение двухфазных многокомпонентных систем в нефтегазопромысловом оборудовании. М.: Недра, 1990. - 272 с.

34. Маринин Н.С., Савватеев Ю.Н. Разгазирование и предварительное обезвоживание нефти в системах сбора. М.: Недра, 1982.- 171 с.

35. Гуревич Г.Р., Карлинский Е.Д. Сепарация природного газа на газоконденсатных месторождениях. М.: Недра, 1982. - 197 с.

36. Plesset M.S., Zwicr S.A. A nonsteady heat diffusion problem with sperical symmetry. J. Appl. Physics, 1982.-v. 23. -№ l.-P. 23-25.

37. Waholder E., Weihs D. Slow motion of a fluid sphere on the vicinity of another sphere or plane boundary. Chem. Eng. Science, 1972. - v. 27. - № 10. - P. 34-38.

38. Титов В.Г., Беленко В.И., Франгулов Г.С. и др. Исследование работы нефтяного сепаратора с насадками из вязанной сетки// Нефтяное хозяйство. 1979 - №8 - С. 19-21.

39. Газосепараторы жалюзийные, сетчатые. "Типы, конструкция, основные размеры и технические требования": ОСТ 26-02-2058-79.

40. Лебедев Ю.Н. и др. Высокоэффективные сепараторы с каплеуловителями струнного типа// Химия и технология топлив и масел. 1998. - №1. - С. 8-11.

41. Чуракаев A.M. Переработка нефтяных газов. М.: Недра, 1983 - 279 с.

42. Сидягин А.А., Чехов О.С., Морозов В.А. Патент РФ № 2127630 Газожидкостный сепаратор, 1999.

43. Гухман Л.М. Подготовка газа северных месторождений к дальнему транспорту. Л.: Недра, 1980.- 161 с.

44. Плехов И.М., Ершов А.И. Исследование прямоточного центробежного элемента сепаратора// Химическое и нефтяное машиностроение. 1971. - №8. - С. 25-26.

45. Запорожец Е.П. Математическая модель двухфазного струйного течения в массообменных вихревых элементах// Химическое и нефтяное машиностроение. 1999. - №11. - С. 10-13.

46. Зиберт Г.К., Ибрагимов И.Э. Исследование массообмена прямоточных центробежных элементов// Химическое и нефтяное машиностроение. 1996 - №6 - С. 2-5.

47. Зиберт Г.К., Ибрагимов И.Э. Опредление оптимального количества жидкости, инжектируемой в прямоточный центробежный массообменный элемент// Химическое и нефтяное машиностроение. 1999. - №10. - С. 6-8.

48. Бекиров Т.М. Промысловая и заводская обработка природных и нефтяных газов. М.: Недра, 1980.-293 с.

49. Закиев Ф.А., Гибадуллин К.Г., Диаров Р.К. Создание сепараторов для очистки от капель жидкости// Нефтегазовые технологии. 1998. - №3. - С. 23-24.

50. Сидягин А.А., Чехов О.С., Муров В.А. Новая конструкция сепаратора для очистки газов// Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2000. - №1. - С. 32-33.

51. Поляков Н.А., Исхаков P.M., Данилов М.И. Устройство для отделения жидкости от газа. Патент №2059170 РФ, 1989.

52. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. М.: Недра, 1983. - 224 с.

53. Бойко С.И., Мильштейн Л.М., Зиберт Г.К. и др. О создании трехфазного разделителя с коалесцирующими элементами: Переработка нефтяных газов. М.: ВНИИОЭНГ, 1979. — вып. 5. -С. 134-138.

54. Бойко С.И;, Мильштейн JI.M., Зиберт Г.К. Устройство для разделения трехфазной смеси. Авт. свид. №1015516, БИ №2, 1985.

55. Запорожец Е.П., Зиберт Г.К., Кашицкий Ю.А. и др. Некоторые направления развития техники и технологии добычи, транспорта и переработки природного газа// Химическое и нефтегазовое машиностроение. 1999. - №10. - С. 47-50.

56. Запорожец Е.П. и др. Некоторые направления развития техники и технологии добычи, транспорта и переработки природного газа// Химическое и нефтегазовое машиностроение. -1999.-№10.-С. 47-50.

57. Интернет: http://www.fips.ru; http://aspentesh.ru; http://tecthnoil.ru;

58. Зиберт Г.К., Кащицкий Ю.А., Толстов В.А. и др. Центробежный сепаратор. Патент № 1708394 РФ, 1992.

59. Timo Hjupjanen The gaz separator. Patent № 829534 Finland, 1999.

60. Зиберт Г.К., Тириакиди JI.M. Аппарат для разделения смесей. Авт. свид. №880439, 1981.

61. Merpro Azgaz The gaz-liquid liquid. Patent № 794035,1996.

62. Ремизов H.A. Влияние технологических и технических средств на процессы сепарации газожидкостных смесей: серия Нефтепромысловое дело. М.: ВНИИОЭНГ, 1989. - С. 13.

63. Термодинамика равновесия жидкость-пар/ под ред. Морачевского А.Г JL: Химия, 1989. - 344 с.

64. Бикчен Р.Н. Теплотехнические расчеты процессов транспорта и регазификации природных газов.-М.: Недра, 1980.-319 с.

65. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.: Высш. школа, 1973. - 480 с.

66. Технологические расчеты установок переработки нефти: Учебник для вузов/ под ред. Танатарова М.А. и др. М.: Химия, 1987. — 352 с.

67. Шилов В.И., Клочков А.А., Ярышев Г.М. // Нефтяное хозяйство. 1987. - №11. - С. 50-55.

68. СТО 27.000-030-84. Расчет состава и свойств нефти, газа и воды нефтяных месторождений объеденения Томскнефть. Томск, 1984. - 48 с.

69. Техническая термодинамика / под ред. Крутова В.И. М.: Высш. шк., 1991. - 125 с.

70. Степанова Г.С., Выборное Н.М., Выборнова Я.Н. Расчет фазовых равновесий углеводородных смесей газоконденсатных месторождений. М.: Недра, 1969. - 65 с.

71. Степанова Г.С. Фазовые превращения в месторождениях нефти и газа.- М.: Недра, 1983.- 192с.

72. Уэйлес С.М. Фазовые равновесия в химической технологии. — М.: Мир, 1989, Ч. — 1,2.

73. Гуревич Г.Р., Брусиловский А.И. Справочное пособие по расчету фазового состояния и свойств газоконденсатных смесей. М.: Недра, 1984. - 264 с.

74. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений/ под ред. Гиматудинова Ш.К., Борисова Ю.П. М.: Недра, 1983. - 263 с.

75. Повышение эффективности подготовки продукции скважин в Западной Сибири: Сб. науч. тр. ВНИИ прир. газов. М.: ВНИИгаз, 1984. - С. 24-27.

76. Коган В.Б., Фридман В.М. Справочник по равновесию между жидкостью и паром в бинарных и многокомпонентных системах. JL: ГХИ, 1957. - 498 с.

77. Актуальные проблемы освоения газовых месторождений Крайнего севера, ВНИИ природных газов и газовых технологий М. Изд-во ВНИИгаз, 1995. - С. 25-27.

78. Уравнения состояния газов и жидкостей / под ред. Горшкова Г.Б. — М.: Наука, 1975. — 262 с.

79. Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. J1.: Химия, 1971. - 704 с.

80. Anderko A. Equation of state methods for the modeling of phase equilibria/ Phase equilibria. 1990. -V. 61.-N 1-2.-P. 145-180.

81. Firoozabadi A. Reservior Fluid phase behavior and voluriietric predication with equations of state// Jornal of petrolium technology. - 1988. - №4. - P. 397-405.

82. Joffe J. Vapour Liquid equilibria and densities with the Martin equation of state// Enginiring chemical processis. - 1981. -V. 20. - P. 168-170.

83. Patel N.C., Teja A.S. A new cubic equation of state for fluids and fluid mixtures// Chemical enginiring science. 1981.-V. 37.-P. 463-470.

84. Намиот А.Ю. Фазовые равновесия в добыче нефти. М.: Недра, 1976. - 183 с.

85. Баталин О.Ю., Брусиловский А.И., Захаров М.Ю. Фазовые равновесия в системах природных углеводородов. М.: Недра, 1992. - 272 с.

86. Pedersen K.S., Thomassen P., Fredeslund A. Thermodinamics of petrolium mixtures containing heavy hydrocarbons// Enginiring chemical processis. 1984. - V. 23. - N1. - P. 164-170.

87. Jhaveri B.S., Youngren G.K. Three parameter modification of the Peng - Robinson equation of state to improve volumetric propeties// SPERE. - 1988. - №8. - P. 1033 - 1040.

88. Martin J.J. Cubic equations of state which// Enginiring chemical fundam-1979. - v. 18. - p. 715-723.

89. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Физматгиз, 1972.-482 с.

90. Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л.: Химия, 1982. - 593 с.

91. Брусиловский А.И. Моделироваеие термодинамических свойств нефтяных и газоконденсатных систем// Нефтяное хозяйство. 1997. - №11. — С. 43-46.

92. Brusilovsky A.I. Mathematical simulation of phase behavior of natural multicomponent sistem at high pressures with an equation of state// SPE Reservior ingineering. 1992. - V.l. - P. 117-122.

93. Бекиров T.M. Первичная переработка природных газов,- М.: Химия, 1987. 256 с.

94. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987. - 576 с.

95. Каспарянц К.С., Кузин В.И. Григорян Л.Г. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. М.: Недра, 1977. - 285 с.

96. Ульянов Б.А., Щелкунов Б.И. Процессы и аппараты химической технологии. Гидравлические процессы. — Иркутск: Изд-во Иркут. Ун-та, 1996. 220 с.

97. Долгоносов Б.М., Мороз М.П. Информационно-моделирующие системы для получения кристаллических веществ// Химическая промышленность, 1993. №9. — С. 30-38.

98. Слинько М.Г. Математическое моделирование химических процессов и реакторов — итоги, некоторые проблемы и перспективы// Химическая промышленность, 1990. №2. - С. 3-8.

99. Кравцов А.В., Ушева Н.В., Мойзес О.Е. и др// Химическая промышленность, 1999.-№7.-с 50-54.

100. Winter P. The modern modeling sistems// Chemical enginiring progr., 1992. V. 88. - №2. - P. 77.

101. Brown S. Modeling in chemistry//Proc. Eng., 1990. V. 71. - №5. -P. 31.

102. Evans L.B. // Computer Chemical Eng., 1999. V. 13. - №4. - P. 343.

103. Ю5.Ветохин B.H., Комиссаров Ю.А., Ценев В .A.// ТОТХ, 1990. Т. 24. - №6. - 817 с.

104. Юб.Зыскин А.Г., Снаговский Ю.С., Островский Г.М.// ТОТХ, 1990. Т. 24. - №6. - С. 820-821.

105. Ю7.Настека В.И., Петров В.Н. Математическое моделирование процессов разделенияуглеводородного сырья// Газовая промышленность, 1993-. №3. - С. 33-37.

106. Агаев Г.С., Петров В.Н. Математическое моделирование процессов разделения углеводородного сырья// Газовая промышленность, 1993. №2. - С. 32-33.

107. Кравцов А.В., Ушева Н.В., Мойзес О.Е. и др. Информационно-моделирующая система технологии первичной подготовки нефти: Сб. тезисов междунар. Конф. "Химреактор-14". -1998.-С. 104-106.

108. Ю.Герасименко В.А., Глухов А.А., Сваровская Н.А. Исследование термодинамических режимов процессов, осложняющих осушку газа/ Труды Третьего международного им. М.А. Усова научного симпозиума. Томск: Изд-во ТПУ, 1999. -230 с.

109. Ш.Герасименко В.А., Глухов А.А., Шишмина Л.В., Сваровсквя Н.А. Построение моделирующей системы низкотемпературной сепарации для Мыльджинского ГКНМ./ Труды Третьего международного им. М.А. Усова научного симпозиума. Томск: Изд-во ТПУ, 1999. -231 с.

110. Синайский Э.Г. Гидромеханика процессов нефтяной технологии, М.: Недра, 1992. - 192 с.

111. И.Кулиев A.M., Тагиев В.Г. Оптимизация процессов газопромысловой технологии. М.: Недра, 1984,- 196 с.

112. Коротаев Ю.П., Тагиев В.Г., Гергадава Ш.К. Системное моделирование оптимальных режимов эксплуатации объектов добычи природного газа. М.: Недра, 1989. — 264 с.

113. Пб.Жежера Н.И., Тугов В.В. Моделирование установки сепарации газонефтяной смеси, как объекта управления по уровню жидкости// Нефтегазовые технологии. — 2001. №4. - С. 4-8.

114. Katz D.L. Overview of phase behavior in oil and gaz production// Journal of petrolium technology, 1983. №6. - P. 1205-1214.

115. Гриценко А.И., Островская Т.Д., Юшкин В.В. Углеводородные конденсаты месторождений природного газа. М.: Недра, 1983. - 263 с.

116. Смолянинова Н.М., Страмковская К.К., Хорошко С.И. Нефти, газы и газовые конденсаты Томской области. Томск, Изд-во ТГУ, 1978. - 233 с.

117. Отчет о научно-исследовательской работе "Проведение масштабных газоконденсатных исследований на Мыльджинской УКПГ". Москва, 2002.

118. Инструкция по комплексному исследованию газовых и газоконденсатных пластов и скважин/ под ред. Зотова Г.А., Алиева З.С. М.: Недра, 1980. - 301 с.

119. Гриценко А.И., Алиев З.С., Ермилов О.М. и др. Руководство по исследованию скважин. М.: Наука, 1995.-532 с.

120. Химия нефти и газа/ под ред. Проскурякова В.А., Драбкина А.Е. Л.: Химия, 1989. - 112 с.

121. Отчет ТомскНИПИнефть о научно-исследовательской работе "Определение состава и свойствсырья Мыльджинского месторождения", 1996.

122. Маслов А.С. Захарова Ю.Н. Совершенствование процессов промысловой подготовки газа и газового конденсата// Тезисы докладов региональной научной конференции молодых ученых "Химия нефти и газа 99". - Томск: Изд-во НТЛ, 1999. - С. 13-14.

123. Проект опытно-промышленной эксплуатации Казанского газоконденсатного месторождения. -М.: ВНИИГАЗ, 2002.

124. Павлович Н.В. Справочник по теплофизическим свойствам природных газов и их компонентов. М.: Госэнергоиздат, 1962. - 118 с.

125. Долматов Л.В., Кутуков Е.Г., Кутуков И.Е. Адекватность математических моделей для расчета вязкости смесей нефтепродуктов// Химия и технология топлив и масел, 2001. №3. - С. 43-45.

126. Кафаров В.В Основы массопередачи. М.: Высшая шк., 1962. - 655 с.

127. Справочник химика/ под ред. Никольского Б.Н. Л.: Химия, 1966 - Т. V. - С. 354-804.

128. Маслов А.С., Ушева Н.В. Моделирование процессов промысловой подготовки газа и газового конденсата// Тезисы докладов V международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов". Уфа: Изд-во УГНТУ, 1999. — 38 с.

129. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. М.: Энергоиздат, 1981. - 472 с.

130. Фильчаков П.Ф. Справочник по высшей математике М.: Гостехиздат, 1975. 608 с.

131. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1969. - 824 с.

132. Дейч М.Е. Техническая газодинамика. М.: Энергия, 1974. - 592 с.

133. Черный Г.Г. Газовая динамика. М.: Наука, 1988. - 424 с.

134. Русанов А.И. Фазовые равновесия и поверхностные явления. М.: Химия, 1977. 388 с.

135. НО.Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. М.: Недра, 1987. - Ч. 1,2.

136. Гусейнов Ч.С., Асатурян А.Ш. Определение модального размера капель в двухфазном потоке// Журнал прикладной химии. 1975. - №4. - С. 848-851.

137. Маслов А.С. Моделирование технологии промысловой подготовки газа и газового конденсата// Труды III Международного имени академика М.А. Усова научного симпозиума студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск: Изд-во ТПУ, 1999. - С. 249-250.

138. Маслов А.С., Иванов В.Г., Кравцов А.В., Ушева Н.В. Повышение эффективности технологии промысловой подготовки газового конденсата// Газовая промышленность, 2003. -№7. С.54-57.

139. Kravtsov А.V., Maslov A.S., Usheva N.V. Study of gaz and gaz condensate preparing by applying of information-simulating system// Abstracts XV International Conference on Chemical Reactors CHEMREACTOR-15. Helsinki, Finland, 2001. - P. 262-265.

140. Плановский A.H., Рамм A.H., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1968. - 848 с.

141. Донской Ф.П. Расчет сепарационного элемента центробежного типа/ Реф. Сб. М.: ВНИИЭгазпром, 1976.-вып. 11.-С. 20-34.

142. Расчет горизонтальных газо-жидкостных гравитационных и сетчатых сепараторов. М.: ЦКБН, 1979.- 85 с.

143. Расчет газо-жидкостных сепараторов. ЦКБН, 1993. - 120 с.

144. Щукин В.К., Халатов А.А. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах. М.: Машиностроение, 1982. - 143 с.

145. Гупта А., Лилли Д., Сайред Н. Закрученные потоки. М.: Мир, 1987.

146. Слинько М.Г. Принципы и методы теории химической технологии// Химическая промышленность, 1995. №7. - С. 3-10.

147. Кравцов А.В., Иванчина Э.Д. Компьютерное прогнозирование и оптимизация производства бензинов. Физико-химические и технологические основы. Томск: STT, 2000. - 191 с.

148. Технологический регламент по опытно-промышленной эксплуатации Мыльджинского ГКНМ УкрНГИ, 1999.15 8. Техно логический регламент эксплуатации установки низкотемпературной сепарации газа УКПГ Северо-Васюганского ГКМ, 2002.

149. Отчет ТомскНИПИнефть о работе "Научно-техническое сопровождение работ по добыче газа, конденсата и нефти на Мыльджинском месторождении", 1996.

150. Мухамедзянов А.Х. Интенсификация процесса стабилизации// Химия и технология топлив и масел,- 1987. -№3,-С. 5-7.

151. Отчет о проведении испытаний технологического модуля №1 ОАО "Томскгазпром" по повышению нагрузки по газу. Томск, 2000.

152. Вопросы разработки и эксплуатации газовых месторождений в Западной Сибири. Сб. научных трудов. М.: ВНИИгаз, 1982. 153 с.

153. Изменение состава добываемого газа при разработке на истощение газоконденсатных месторождений // Информация ВНИИГазпром. -М.:Изд-во ВНИИГазпром, 1971. №16.- С. 3-8 с.

154. Истомин В.А. Влагомеры конденсационного типа// Газовая промышленность, 2000.-№ 12.-39 с.

155. Технологический регламент пилотной установки подготовки газа скважины № 62-р Мыльджинского газоконденсатного месторождения. УкрНГИ, 1998.

156. Технологический регламент установки комплексной подготовки газа производственного объеденения "Оренбурггаздобыча". — ЮжНИИГИПРОГаз, 1987.

157. Нестаьильный конденсат на УДСК1. AVyt ООО «ИКТ СЕРВИС»634009 РОССИЯ, г. Томскпер. Дербышевский, 26телефон (3822)783372 факс (3822)783223 E-mail: ekt@tomsk.ru1. РВИС1. Беззубенков 20031. АКТо внедрении результатов диссертационной работы

158. Результаты научно-исследовательской работы "Совершенствование технологии подготовки газа с применением моделирующей системы" проведенной Масловым А.С используются при проектировании систем сбора и подготовки газа.