Многокомпонентные системы. Сущность ретроградной конденсации

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒

Рисунок 4.1 – Диаграмма состояния р – Т многокомпонентной системы [1]

Диаграмма состояния многокомпонентной системы имеет более сложный характер, чем двухкомпонентных систем, однако закономерности остаются теми же. Рассмотрим диаграмму состояния многокомпонентной системы в координатах р – Т (рисунок 4.1).

Кривая GC определяет состояние начала конденсации многокомпонентной системы. Ниже и правее кривой GKC многокомпонентная система находится в однофазном паровом (газовом) состоянии. Кривая FC определяет состояние начала испарения (конца конденсации) многокомпонентной системы. Выше кривой FC вся система находится в однофазном жидком состоянии. Пересечение кривых GC и FC определяет критическую точку многокомпонентной системы. Точке С соответствуют критические температура Т_с и давление р_с. Область, ограниченная кривыми точек росы и точек кипения, определяет условия двухфазного состояния многокомпонентной системы. Пунктирные линии внутри этой области соответствуют процентному содержанию (по массе) смеси в жидком состоянии. Как видно из диаграммы состояния многокомпонентной системы, жидкая фаза наблюдается и при температурах, превышающих критическую, а паровая фаза присутствует при давлениях выше критического, что можно объяснить взаимной растворимостью компонентов.

Присутствие жидкой фазы при температурах выше критической для многокомпонентных систем целесообразно учитывать при разработке месторождений природных газов.

Рассмотрим характерный случай, который может происходить при разработке месторождений природного газа.

В точке А система находится в однофазном паровом (газовом) состоянии (рисунок ХХХ). Изотермическое снижение давления от точки А до точки а не сопровождается фазовыми переходами. В точке а появляется жидкая фаза, максимальное содержание которой достигается в точке а₁. В точке a₁ в системе содержится 80% паровой и 20% жидкой фаз. Дальнейшее снижение давления сопровождается уменьшением количества жидкой фазы (в точке а₂ количество жидкой фазы равно 10%). В точке а₃ вся система переходит в паровое состояние.

Рисунок 4.2 – Кривая потерь конденсата в пласте: q_пл – конденсатный фактор; р – давление; р_пл – изменение пластового давления; р_нк– давление начала конденсации; р_мк–давление максимальной конденсации

Таким образом, при снижении давления системы, характеризуемой точкой А, снижение давления от а до а₁ сопровождается конденсацией углеводородов, т.е. отмечается обратная (ретроградная) конденсация (область на рисунке 4.1 заштрихована). Эта область, расположенная между вертикальными линиями, проведенными через точки С и К, имеет большое значение при изучении и разработке месторождений природных газов, содержащих значительное количество тяжелых углеводородов – газоконденсатных месторождений.

При разработке газоконденсатной залежи в изотермических условиях, характеризуемых точкой А, при снижении пластового давления до точки а в залежи начнется конденсация углеводородов. Количество выпадающего в пласте конденсата будет возрастать с понижением давления от а до точки а₁ (рисунок 4.1). Выпадающий конденсат будет накапливаться в порах пласта и огромное количество его может быть безвозвратно потеряно. Кривая аа₁а₃ (рисунок 4.2) характеризует потери конденсата в пласте. Теоретически потери конденсата в пласте соответствуют кривой аа₁а₃, практически же потери соответствуют кривой аа₁Х, так как на испарение выпавшего в пористой среде конденсата требуется значительно большее время, чем время разработки месторождения. Это можно объяснить тем фактом, что конденсация происходит практически мгновенно, а процесс испарения идет крайне медленно из-за влияния сорбционных сил, сил поверхностного натяжения и большой теплоты испарения.

Поэтому при разработке газоконденсатных месторождений следует применять закачку газа в пласт, чтобы давление не опустилось ниже давления точки росы. После добычи основного количества конденсата, месторождение можно перевести на режим истощения и добывать газ.

При помощи диаграммы состояния многокомпонентных систем можно объяснить многие процессы, происходящие при разработке и эксплуатации газоконденсатных залежей. Рассмотрим один из наиболее важных вопросов – построение изотерм конденсации [1].

Рисунок 4.3 – Изотермы конденсации

При разработке газоконденсатных залежей углеводороды конденсируются не только в пласте, но и в скважине, газопроводах и аппаратах. С целью определения оптимального режима эксплуатации оборудования для разделения жидкой фазы от газа и его размещения на промысле определяют изотермы конденсации для каждой залежи (рисунок 4.3): зависимость количества выделившегося конденсата от давления при постоянной температуре. С понижением температуры количество жидкой фазы при одном и том же давлении возрастает, а с понижением давления (при постоянной температуре) возрастает до определенной величины (до давления, определяемого кривой Ca₁К, рисунок 4.1), после чего понижается. Состав фаз постоянно изменяется и определяется давлением, температурой и составом всей системы. Эффективнее жидкую фазу отделять от газовой при давлениях максимальной конденсации – р _мк (рисунок 4.1, кривая Са₁К и рисунок 4.3 – р _мк).

Задача. Исследовать влияние давления и температуры на количество конденсата, выпадающего из газоконденсатного сырья. Определить точку росы по углеводородам товарного газа. Оценить давление насыщенных паров конденсата.

Этапы выполнения работы:

1. Создать материальный поток газа заданного состава при заданных условиях.

2. Провести расчетное исследование для построения изотермы конденсации.

3. Смоделировать принципиальную технологическую схему установки низкотемпературной сепарации газа. Подобрать оптимальные условия сепарации.

4. Определить точку росы по углеводородам товарного газа.

5. Оценить давление насыщенных паров конденсата.

Исходные данные к задаче принять по таблице 3.1.

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных