Приборы для измерения влажности газа

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ

Директор ИПР

___________ А.Ю. Дмитриев

«___» ____________2014 г.

Л.В. Шишмина, О.В. Носова

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРА И ПОДГОТОВКИ ПРОДУКЦИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Методические указания к выполнению лабораторных работ

по курсу «Сбор и подготовка продукции нефтяных и газовых скважин»

для студентов IV курса, обучающихся по направлению 131000 «Нефтегазовое дело»

профиль подготовки «Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти»

УДК 622.276.8(076.5)

ББК 39.77я73

Ш657

Шишмина Л.В.

Ш657 Технологические процессы сбора и подготовки продукции нефтяных и газовых скважин: методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Сбор и подготовка продукции нефтяных и газовых скважин» для студентов IV курса, обучающихся по направлению «Нефтегазовое дело» / Л.В. Шишмина, О.С. Носова; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. – 61 с.

УДК 622.276.8(076.5)

ББК 39.77я73

Методические указания рассмотрены и рекомендованы
к изданию методическим семинаром кафедры
геологии и разработки нефтяных месторождений ИПР

«22» сентября 2014 г.

Зав. кафедрой геологии и разработки нефтяных месторождений

кандидат геолого-минералогических наук __________ О.С. Чернова

Председатель учебно-методической

комиссии __________ Л.В. Шишмина

Рецензент

Доцент кафедры транспорта и хранения нефти и газа, к.т.н.

В.Г. Крец

© ФГАОУ ВО НИ ТПУ, 2014
©Шишмина Л.В., Носова О.В., 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ ГАЗА.. 4

2.ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ.. 16

3.СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА 30

4.ТЕХНОЛОГИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ.. 35

5.АБСОРБЦИЯ. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ НА СТЕПЕНЬ ОСУШКИ ГАЗА.. 45

6.МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОПРОВОДА.. 53

ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ ГАЗА

Цель работы:

1. Ознакомление с приборами для измерения влажности природного газа.

2. Ознакомление с расчетным методом определения влагосодержания природного газа.

Влагосодержание природных и попутных нефтяных газов

Газ в пластовых условиях насыщен парами влаги до равновесного содержания. При добыче газа в технологических схемах промысловой обработки происходит изменение термодинамических условий (давление, температура), при которых конденсируются пары влаги. Выпавшая капельная влага вызывает осложнения как в технологических элементах установок промысловой подготовки газа, так и при транспортировании его по магистральным газопроводам. Основное осложнение – образование гидратных пробок, которые приводят к созданию аварийных ситуаций. Поэтому перед подачей природного газа в магистральные газопроводы или на глубокую низкотемпературную переработку газ осушают.

Влагосодержанием газа называется отношение массового количества влаги, содержащейся во влажном газе, к массовому количеству сухого газа.

Абсолютная влажность – величина парциального давления водяного пара (р_п) во влажном газе. Иногда абсолютной влажностью называют массу водяного пара, содержащегося в 1 м³ влажного газа, выраженного в граммах. Численно эти две величины – парциальное давление водяного пара в миллиметрах ртутного столба и масса водяного пара в граммах на 1 м³ влажного газа – почти равны друг другу, а при температуре 16,5 °С строго равны друг другу.

Относительной влажностью газа называется отношение массы водяного пара (проценты или доли), фактически находящегося в газовой смеси, к массе насыщенного пара, который мог бы быть в данном объеме при той же температуре. Относительную влажность φ можно также выразить в виде отношения парциального давления водяного пара р_п, содержащегося во влажном газе, к давлению насыщения водяного пара p_s при данной температуре (т. е. к максимально возможному парциальному давлению водяного пара при этой температуре):

.

Величина φ обычно выражается в процентах. Поскольку 0≤ р_п≤ р_s, то 0≤ φ ≤100%. Для абсолютно сухого газа φ = 0, для насыщенного газа φ = 100%.

Температура, при которой в данной газовой смеси происходит образование капель воды, называется точкой росы.

Влажность углеводородных газов выше, чем воздуха, но с повышением температуры эта разница уменьшается.

Величина влажности газа зависит от углеводородного состава его: чем больше в газе тяжелых углеводородов, тем ниже его влажность. Наличие в природном газе H₂S и CО₂ увеличивает его влажность, а азота – уменьшает ее.

Приборы для измерения влажности газа

Для определения содержания паров воды в газах используется ряд экспериментальных и аналитических методов. К экспериментальным относятся следующие методы:

1. визуальное определение точки росы, т.е. температуры, при которой начинается процесс конденсации паров при заданном давлении;

2. применение твердых сорбентов;

3. использование жидких сорбентов с последующим их титрованием;

4. вымораживание;

5. спектроскопические методы;

6. электрогигрометрический метод.

Среди многочисленных анализаторов, используемых для лабораторного анализа влажности газа, лишь считанные единицы способны работать на потоке. Можно выделить четыре основных типа таких анализаторов [1].

· Анализатор, измеряющий температуру конденсации паров воды на охлаждаемом зеркале. Это единственный анализатор, осуществляющий измерения в единицах температуры точки росы.

· Анализатор с электролитической ячейкой на основе пятиокиси фосфора, также реализующий первый принцип – закон электролиза Фарадея (связывающий количество электричества с массой поглощенной Р₂О₅ воды). Измерение осуществляется в абсолютных единицах, пересчет в единицы температуры точки росы производится по таблицам ASTM или ГОСТ.

· Анализаторы, использующие емкостные датчики Al₂O₃ или SiO₂. Эти датчики проградуированы в единицах температуры точки росы, но измеряют не эту температуру, а парциальное давление паров воды в газе. Емкость конденсатора, образованного двумя электродами и диэлектриком Al₂O₃/SiO₂ изменяется при изменении давления паров воды. Результаты измерения преобразуются в единицы температуры точки росы.

· Анализатор, реализующий принцип микровесов на основе пьезокристалла со специальным покрытием. Вода, поглощаясь в порах полимерного покрытия кварцевого резонатора, изменяет его массу, а, следовательно, и его частоту. Анализатор измеряет абсолютную влажность, и для преобразования в температуру точки росы используются таблицы ASTM или ГОСТ.

Несмотря на различие способов измерения для первых трех типов анализаторов, все они реализуют равновесный принцип измерения. Это значит, что для достоверных измерений необходимо установление равновесия по воде в анализируемом газе и на чувствительном элементе анализатора. Время установления равновесия может быть значительным. Лишь последний из перечисленных приборов использует неравновесный способ измерения и не попадает под это ограничение.

Рассмотрим, как и насколько успешно решают задачу измерения влажности газа перечисленные выше приборы. При этом проанализированы принципиальные физические ограничения, характерные для того или иного метода измерения, не зависящие от конкретной модели анализатора.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: