1.2. Перемешивание газов

Для расчета составов смесей, получающихся в результате перемешивания r смесей различного состава, можно воспользоваться следующими уравнениями:

для смесей газов в нормальных (стандартных) условиях

, (1.17)

где N_ij, N_is — молярная доля i-го компонента в j -м растворе и в смеси, получаемой в результате смешения растворов, соответственно; Vj — объем j –го раствора, приведенный к нормальным (стандартным) условиям,

для смесей нефтей

, (1.18)

где nj — число молей j -й нефти, l — общее число перемешиваемых нефтей.

Уравнение (1.18) является общим и справедливо для смесей (растворов) веществ в любых агрегатных состояниях. Например, при перемешивании пластовых нефтей из скважин, эксплуатирующих различные горизонты и работающих в единый коллектор, состав получающегося попутного газа может быть рассчитан по уравнению

, (1.19)

где О_нj — дебит сепарированной нефти j -й скважины; Г_j —газосодержание пластовой нефти j -й скважины (объем газа приведен к нормальным или стандартным условиям).

Необходимо отметить, что при расчете составов любых смесей (растворов) предполагают, что образующие смеси (растворы) однородны по составу, а химические реакции превращения отдельных компонентов в смеси отсутствуют.

При удалении из смеси отдельных компонентов полностью или частично, молярные доли оставшихся компонентов нефти можно рассчитать следующим образом:

, (1.20)

где N_i — молярная доля i-го компонента в смеси первоначального состава, N_iуд — молярная доля части i-го компонента, удаляемого из смеси, N_iуд < N_i.

Если компонент удаляется полностью, N_iуд = N_i,

ТИПОВАЯ ЗАДАЧА 1.2.1

Определить молярную долю метана в нефтяном газе, образующемся в результате смешивания 80 м³ газа I горизонта и 20 м³ газа II горизонта. Молярный состав газов, %, I горизонт: сероводород 20, двуокись углерода 20, азот 40, метан 10, этан 5, бутан 5; II горизонт: метан 80, этан, пропан, бутан 5, пентан 5 .

Дано:

Iг Iiг

Объем 80 м³ 20 м³

H₂S 20% —

CO₂ 20% —

N₂ 40% —

Метан 10% 80%

Этан 5% 5%

Пропан — 5%

Бутан 5% 5%

Пентан — 5%

Найти: N_{CH4 СМ} =?

Решение:

N_{CH4 СМ} = (0.1*80+0.8*20) / (80+20) = 0.24

ТИПОВАЯ ЗАДАЧА 1.2.2

Смесь газов двух горизонтов (см. задачу 1.2.1) очищается от неуглеводородных компонентов. Определить состав смеси после их удаления.

Дано:

Iг IIг

Объем 80 м³ 20 м³

H₂S 20% —

CO₂ 20% —

N₂ 40% —

Метан 10% 80%

Этан 5% 5%

Пропан — 5%

Бутан 5% 5%

Пентан — 5%

Найти: N_{CH4 СМ} = ?

Решение:

N_{СH4 ОСТ} = (0.1 * 80 + 0.8 * 20) / (20 + 80 (1 - (0.2 + 0.2 + 0.4))) = 0.666

Аналогичный расчет провести по остальным компонентам смеси.

Типовая задача 1.2.3

Пластовые нефти трех горизонтов — башкирского, визейского и пашийского по единому сборному коллектору попадают на установку подготовки нефти.

Определить состав получающегося нефтяного газа, если в сборный коллектор поступает (м³/сут): 101 нефти башкирского,145 - визейского,204 – пашийского горизонтов, соответственно. Газосодержание пластовых нефтей этих горизонтов соответственно составляет, м³/м³; 33.0 - башкирского, 39.2 -визейского и 37.6 - пашийского. Объем газа приведен к стандартным условиям (см. таблицу).

Дано:

Горизонт CH_4,% C₂H_6,% C₃H_8,% C₄H_10,% C₅H_12,% CO_2,% N_2,%

Башкирский 24.6 20.6 19.5 10.3 5.1 1.0 18.9

Визейский 41.8 14.9 15.5 7,8 3.8 0.3 15.9

Пашийский 34.5 14.1 18.2 8.2 2.8 0.2 22.0

РАСЧЕТ 35.0 15.7 17.5 8.5 3.6 0.4 19.3

Решение:

,

V_CH4s = (24.6 * 101 * 33.0 + 41.8 * 145 * 39.2 + 34.5 * 204 * 37.6) / (101 * 33.0 + 145 * 39.2 + 204 * 37.6) = 35%

Аналогичные расчеты выполняются для других компонентов. Результаты представляются в виде таблицы.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ 1.2

ЗАДАЧА 1.2.1

Рассчитать состав нефтяного газа, образующегося в результате смешения заданных объемов двух газов известного состава. Объемы газов определены в стандартных условиях.

ЗАДАЧА 1.2.2

В результате подготовки нефтяной газ освобождается от неуглеводородных компонентов. Рассчитать его состав после удаления неуглеводородных компонентов, принимая исходный состав смеси по результатам решения задачи 1.2.1.

ЗАДАЧА 1.2.3

Пластовые нефти трех горизонтов по сборному коллектору поступают на УПН.

Определить состав получающегося нефтяного газа, если известен суточный расход каждой нефти, ее газосодержание и состав попутных газов.

Состав попутных газов нефтей 1-го и 2-го горизонтов принять по задаче 1.2.1.