Materialebalance tjener til at kontrollere produktionen, regulere sammensætningen af produkter og etablere produktionstab. Ved hjælp af materialebalanceøkonomiske indikatorer kan bestemmes teknologiske processer og produktionsmetoder (produktionstab, brugsgrad af mælkekomponenter, forbrug af råvarer, udbytte af det færdige produkt)
Grundlaget for materialebalance er loven om stoffets bevarelse, skrevet matematisk i form af to ligninger.
Første ligning- dette er balancen mellem råvarer og produkter fremstillet af dem
Hvor m Med , m G , m n – masse af råvarer, henholdsvis færdigvarer og biprodukter, kg, P– produktionstab, kg.
Efter forarbejdning er massen af de resulterende produkter mindre end massen af de forarbejdede råvarer. Forskellen mellem dem er produktionstab. Produktionstab udtrykkes også som en procentdel af mængden af forarbejdede råvarer:
Så vil ligning (1) antage formen
(2)
Anden ligning materialebalancen er baseret på massen af mælketørstof eller individuelle komponenter
Hvis komponenterne i mælk ikke undergår kemiske ændringer under teknologiske processer, skal deres mængde i råvarerne være lig med mængden i det færdige produkt og biprodukter. Balancen af mælkens komponenter under dens forarbejdning kan kompileres som følger:
(3)
Hvor h Med , h G , h n – massefraktion af mælkekomponenter i henholdsvis råvarer, færdige produkter og biprodukter, %; P h, – tab af mælkekomponenter, kg.
Tab er udtrykt som en procentdel af mælkekomponenterne indeholdt i råvarerne:
Hvor n h – tab af mælkekomponenter, %.
Efter udskiftning P h ind i ligning (3), tager den anden materialebalanceligning formen
(4)
Tab af mælkekomponenter n h og tab af råvarer n, udtrykt i procent, er numerisk lige.
Balancen kan udarbejdes for enhver del af mælken - fedt OG mælketørstof MED, skummetmælkstørstof (SMR) OM. Altså fedtbalancen ved adskillelse af mælk
Hvor OG m , OG sl , OG ca, – massefraktion af fedt henholdsvis i mælk, fløde og skummetmælk, %; n g – fedttab under adskillelse, %
Til fremstilling af pulver- og kondenseret mælk kan balancen opgøres baseret på restmælk i tørmælk:
(5)
Hvor mсг – masse kondenseret mælk, kg, MED n.m. , MEDсг – massefraktion af tørmælkerester i henholdsvis normaliseret og kondenseret mælk, %; n c.v – tab af tørre stoffer under produktionen af kondenseret mælk, %.
I ligning (5) mangler et led, da biproduktet (vand) under fortykkelse og tørring ikke indeholder mælketørstof.
Ved at løse den første (2) og anden (4) materialebalanceligning sammen, er det muligt at bestemme massen af råstoffer vha. færdigt produkt på kendt sammensætning råvarer, færdige produkter og biprodukter eller bestemme massen af det færdige produkt ved massen af råvarer:
(6)
(7)
(8)
Materialeberegninger udføres normalt under hensyntagen til produktionstab. De negligeres i omtrentlige beregninger. Massen af færdige råvarer og biprodukter uden hensyntagen til tab bestemmes af formlerne
(9)
(10)
(11)
Det er nødvendigt at bestemme massen af fløde til fremstilling af 500 kg smør, hvis massefraktionen af fedt i smør er 78%, i fløde - 38, i kærnemælk - 0,7%. Standardtab i olieproduktion er 0,6%.
For at løse problemet bruger vi formel (7):
Massen af det færdige produkt baseret på råvarer eller massen af råvarer baseret på det færdige produkt kan bestemmes både ved den algebraiske metode (ved hjælp af formler) og grafisk (ved hjælp af regnetrekanten).
Essensen af beregningsmetoden ved hjælp af en trekant er som følger. I spidserne af trekanten skal du skrive massefraktionen af en af mælkebestanddelene indeholdt i råmaterialet h med, klar h g og side h n produkt.
h g Til indvendige sider ah trekant
registrere massen af råvarer T Med,
h G - h Med h G - h n klar T g og side m n produkter
m P m c modsat deres tilsvarende masse
for dem massefraktionen af mælkebestanddelen
h Med m G h p ka. På ydersiden af trekanten
h med - h n lokaliser forskellen mellem massefraktionerne af mælkens komponenter (placeret i trekantens spidser), opnået ved at trække den mindste fra den største værdi.
I overensstemmelse med reglen for designtrekanten tegnes en proportion: forholdet mellem de indre sider og de ydre sider er en konstant værdi for en given trekant:
Ud fra dette forhold bestemmes de nødvendige mængder.
Forelæsning 2. Reservoarudviklingsligninger (del 1)
Ved beregning af feltudviklingsindikatorer er hovedligningerne:
- · materialebalance,
- · teknologisk brønddrift,
- · tilstrømning af væsker til brønden,
- · bevægelser i løfterør.
Løsning af dette ligningssystem gør det muligt at finde mønstre for væskebevægelser i reservoiret og i brønden.
Materialebalanceligninger
Materialebalanceligninger bruges til at bestemme feltudviklingsindikatorer og indskudsreserver baseret på data om mængderne af gas og væske valgt blandt dem.
Ifølge princippet om materialebalance er den oprindelige masse Mn af olie i reservoiret lig med massen af olie Mdob valgt på tidspunktet t og massen af olie, der er tilbage i reservoirbroen:
Analyse af olie- og gasreservoirudvikling baseret på feltdata ved brug af materialebalancemetoden
Lad os betegne det samlede volumen af den oliemættede del af aflejringen som Vn og volumenet af reservoiret optaget af gasdækslet som Vg. Ved det indledende reservoirtryk svarende til mætningstrykket af olie med gas Pnas, er den volumetriske koefficient for olie bno, den volumetriske koefficient for gas i gashætten er bgo, det oprindelige gasindhold i olie er G0.
Ved udtagning fra forekomsten Qn olie (under standardbetingelser) og vand Qv faldt det gennemsnitlige reservoirtryk til en værdi på P. Ved tryk P er de volumetriske koefficienter for olie bn, gas bg, vand bv, gasindhold i olie G. I den betragtede udviklingsperiode invaderede dannelsesvand Wv forekomsten, og den gennemsnitlige gasfaktor var .
Vi bruger materialebalancemetoden. Reservoiret ved det oprindelige reservoirtryk og -temperatur indeholdt Gn* bno olie. I udviklingsøjeblikket, da trykket faldt til den aktuelle værdi P, blev mængden af olie (Gн? Qн) bн. Mængden af opsamlet olie vil blive bestemt af:
Vi vil bestemme ændringen i mængden af fri gas i formationen under hensyntagen til det volumen, der frigives fra olien, når trykket falder.
I begyndelsen af udviklingen bestemmes mængden af fri gas i formationen af dens indhold i gashætten. Hvis gasdækslets relative volumen er angivet med
så vil mængden af fri gas i formationen være GnbnoGsh, og Total gas, under hensyntagen til volumen opløst i olie, bestemmes af udtrykket:
Hvis der i den betragtede udviklingsperiode tages gas fra forekomsten sammen med olie (er den gennemsnitlige gasfaktor for denne periode), så vil mængden af fri gas i reservoiret ved tryk P blive udtrykt som følger:
Faldet i mængden af fri gas i formationen bestemmes af forskellen mellem dens reserver på det indledende tidspunkt og ved det aktuelle tryk:
Mængden af vand i forekomsten ændrede sig i den betragtede udviklingsperiode med følgende mængder:
Da vi ikke tager højde for mindre ændringer i mængden af porerum i olie- og gasreservoiret under udviklingsprocessen, opnår vi, at summen af ændringer i mængderne af olie, fri gas og vand skal være lig nul. Under hensyntagen til (2.1), (2.2) og (2.3), når vi frem til udtrykkets lighed:
udtryk (2.3)
Denne lighed (nummereret 2.4) er et generaliseret udtryk for materialebalancen under udviklingen af et olie- og gasreservoir uden at tage højde for ændringer i dets porevolumen fra tryk.
Lad os introducere notationen:
Denne trykafhængige "tofasede volumenkoefficient" karakteriserer ændringen i enhedsvolumen af olie og gas, når trykket falder fra det aktuelle reservoirtryk til atmosfærisk tryk. Det er klart, ved det indledende reservoirtryk, hvornår, værdien.
Transformationer af ligning (2.4) under hensyntagen til (2.5) fører til beregningsformlen for de indledende oliereserver i et olie- og gasreservoir:
Hvis aflejringen ikke havde nogen forbindelse med grundvandsområdet, ville vand ikke kunne invadere det () og ville ikke blive fjernet med olie (). I dette tilfælde ville de oprindelige oliereserver i olie- og gasforekomsten blive bestemt af det sidste udtryk uden et udtryk i tælleren.
For at vurdere indflydelsen af mekanismerne for gasdækseludvidelse, opløst gas og vandindtrængning i reservoiret på olieproduktion under udviklingen af et olie- og gasreservoir reducerer vi den sidste ligning til følgende form:
Ved at dividere begge sider af denne lighed med dens højre side, får vi et udtryk, der er lig med én:
Tællere af vilkårene på venstre side af det resulterende udtryk karakteriserer henholdsvis ændringen i det initiale volumen af oliedelen af reservoiret, den indledende gashætte og den effektive mængde vand, der kommer ind i reservoiret. Fællesnævneren for alle udtryk udtrykker reservoirvolumenet af den samlede olie- og gasproduktion ved det aktuelle reservoirtryk. Det er klart, at hvert led repræsenterer andelen (olieindvindingsfaktoren) i den samlede produktion fra reservoiret opnået gennem forskellige mekanismer. Ved at bruge notationen af Pearson, som først opnåede ligningen, nedskriver vi de relative mængder olie, der produceres på grund af manifestationen af regimerne:
opløst gas:
udvidelse af gasdækslet:
vandtryk tilstand:
Eksempel 2.1
Estimer initiale oliereserver og olieindvindingsfaktorer for olie- og gasforekomster.
Det samlede volumen af den oliemættede del af forekomsten er Vн = 13,8·107 m3, volumenet af reservoiret optaget af gashætten er Vг = 2,42·107 m3.
Det oprindelige reservoirtryk, lig med mætningstrykket af olie med gas, =Рsat= 18,4 MPa; volumetrisk koefficient for olie ved starttryk bno = 1,34 m3/m3; gas cap gas volumetrisk koefficient 0,00627 m3/m3; initial gasindhold i olie = 100,3 m3/m3.
Ved udvinding fra forekomsten Qн = 3,18·106 m3 olie (under standardbetingelser) og vand Qв = 0,167·106 m3, faldt det gennemsnitlige reservoirtryk til Р=13,6 MPa, gasindholdet faldt til Г = 75 m3/m3. Ved tryk P = 13,6 MPa er oliens volumetriske koefficient bn = 1,28 m3/m3, og gassens volumetriske koefficient er bг = 0,00849 m3/m3, og den volumetriske koefficient for vand er bв = 1,028. Under udviklingen viste den gennemsnitlige gasfaktor sig at være lig med = 125 m3/m3, vand fra grundvandsområdet invaderede aflejringen
Wв = 1,84·106 m3.
Lad os beregne de oprindelige oliereserver. Først bestemmer vi det relative begyndelsesvolumen af gashætten og værdien af den tofasede volumenkoefficient ved hjælp af de tilsvarende formler:
Oliereserverne i reservoiret vil være:
I den betragtede udviklingsperiode var olieindvindingsfaktoren med et relativt fald i reservoirtrykket med 26,1 %:
Udvikling af en olie- og gasforekomst i fravær af en hydrodynamisk forbindelse med et vandbassin (mængderne af indtrængt og tilbagetrukket vand er nul), og de indledende data for det tidligere problem kunne udføres med initiale oliereserver og en olieindvindingsfaktor m3,.
Lad os vurdere indflydelsen af mekanismerne for gasdækseludvidelse, opløst gas og vandindtrængning i reservoiret på olieproduktionen ved udvikling af et olie- og gasreservoir til m3.
Ved hjælp af de givne formler vil vi bestemme de relative mængder olie produceret på grund af manifestationen af regimerne:
opløst gas:
udvidelse af gasdækslet:
vandtryk tilstand:
Summen af tre mekanismers deltagelse i olieproduktion er lig med én. Det er interessant, at den dominerende form for reservoirenergi på det tidspunkt, hvor reservoirudviklingen er under overvejelse, er energien fra den gas, der frigives fra olien og opløses i den. På grund af denne faktor blev 45% af olien produceret. Mekanismen for oliefortrængning af vand tegner sig for 31% af den udvundne olie. 24% blev taget på grund af udvidelsen af gasdækslet.
Eksempel 2.2.
Beregn gasreserver i gashætten på en olie- og gasforekomst og den samlede gasudvinding fra den, og sørg for et konstant volumen af gashætten, når gennemsnitstrykket i forekomsten falder fra initial til ReservoirtemperaturC. Det samlede volumen af reservoiret optaget af gasdækslet er m3. Gennemsnitlig porøsitet, mætning af porevolumenet med bundet vand, indhold af dispergeret olie i gasdækslets volumen. Den relative massefylde af gassen er 0,66.
Løsning. Lad os bestemme mængden af gas i gasdækslet baseret på det kendte volumen af reservoiret, porøsitet og mætning (i millioner m3):
Vi beregner den volumetriske koefficient for gas ved hjælp af formlen:
hvor er standard og gennemsnitlige nuværende reservoirtryk; standardtemperatur (273K) og formationstemperatur; zt.
Lad os finde z-værdierne. Så ved starttrykket z = 0,914, og ved den nuværende Ppl = 16,1 MPa, er værdien af z 0,892. Vi får:
bgo, = 0,3663* 10-3*0,914*(374/22,1) = 0,00566 m3/m3.
bg = 0,3663* 10-3*0,892*(374/16,1) = 0,00759 m3/m3.
For at konvertere volumenet af gas fra reservoirer til standardbetingelser, vil vi bruge de omvendte værdier af de opnåede volumetriske koefficienter:
176,7 m3/m3.
138,1 m3/m3.
Indledende gasreserver under standardbetingelser:
Gg. st = 3,09*106*176,6 =545*106 m3
Når reservoirtrykket falder, vil gasdækslets volumen stige, hvis der ikke trækkes gas ud. For at volumen af gasdækslet forbliver uændret, er det nødvendigt at udvinde følgende mængde gas:
Til betingelserne for problemet har vi:
På det tidspunkt, der tages i betragtning i problemet, når trykket i reservoiret falder til 16,1 MPa, er det nødvendigt at tage 25,4% af de indledende reserver fra gashætten, så størrelsen af gashætten ikke ændres.
Materialebalanceligning
For at udføre beregninger af oliefeltudviklingsprocesser i elastisk tilstand, Det er først og fremmest nødvendigt at opnå en differentialligning for dette regime, som er afledt af ligningen for kontinuitet af massen af det filtrerede stof.
24. Opløst gas-tilstand. Varianter af tilstande (ren gastilstand, blandet tilstand, gastrykstilstand)
Når trykket falder under mætningstrykket i den udviklede formation, udvikles et opløst gasregime. Når mætningen af porerummet med fri gas frigivet fra olien stadig er lav, forbliver gassen i olien i form af bobler. Med en stigning i gasmætning på grund af et progressivt fald i reservoirtryk, flyder gasbobler op under påvirkning af tyngdekraften og danner en gasophobning i den forhøjede del af reservoiret - en gashætte, hvis dens dannelse ikke forhindres af lagdelt eller anden heterogenitet.
Gassen, der frigives fra olien, udvides med et fald i tryk, fremmer fortrængning af olie fra reservoiret. Reservoiret-regimet, hvor en sådan oliefortrængning forekommer, kaldes opløst gas-regimet. Hvis gas adskilles fra olie i reservoiret som helhed, og der dannes et gasdæksel, erstattes det opløste gasregime med gastryk.
Med RRG afhænger reservoirenergireserverne af mængden af opløst gas i olie.
25 . Typer af vandoversvømmelser og områder af deres anvendelse. I øjeblikket er vandoversvømmelse den mest intensive og omkostningseffektive metode til påvirkning, hvilket gør det muligt at reducere antallet af produktionsbrønde betydeligt, øge deres flowhastighed og reducere omkostningerne pr. 1 ton produceret olie. Med sin hjælp i USSR i begyndelsen af 80'erne, over 90% af olie.
Afhængig af placeringen af injektionsbrønde i forhold til reservoiret olie skelne mellem: kontur, peri-kontur og intra-kredsløb oversvømmelse. En kombination af disse sorter bruges på mange områder.
KONTUR OVERSVØMMELSE
|
|
Utilstrækkelig promovering af konturvand under udviklingsprocessen, hvilket ikke kompenserer for udvælgelsen olie fra reservoiret, ledsaget af et fald i reservoirtryk og et fald i brøndstrømningshastigheder, førte til fremkomsten af konturoversvømmelsesmetoden. Essensen af dette fænomen ligger i den hurtige genopfyldning af naturlige energiressourcer brugt på at fremme olie til ansigterne operationelle brønde Til dette formål opretholdes reservoirtrykket ved at pumpe vand gennem injektionsbrønde placeret udenfor oliebærende del af den produktive formation i den zone, der er optaget af vand (ud over den ydre kontur olieindhold) (Fig. 1). I dette tilfælde er indsprøjtningslinjen markeret i en vis afstand ud over den ydre kontur af olieindholdet. Denne afstand afhænger af faktorer som:
· grad af udforskning af aflejringen - grad af pålidelighed ved etablering af placeringen af den ydre kontur olieindhold, som igen afhænger ikke kun af antallet af borede brønde, men også af den produktive formations indfaldsvinkel og af dens konstanthed;
· forventet afstand mellem injektionsbrønde;
· afstand mellem ydre og indre konturer olieindhold og mellem den indre oliebærende kontur og den første række af produktionsbrønde.
Jo bedre rekognosceringsgraden er, jo mere pålideligt bestemmes placeringen af den ydre kontur olieindhold Jo stejlere og mere konsekvent formationen er, jo tættere på konturen kan injektionslinjen trækkes. Betydningen af dette krav er at garantere mod installation af injektionsbrønde i den olieførende del af formationen. Jo større afstanden er mellem injektionsbrøndene, jo større er afstanden fra den olieførende kontur til injektionslinjen. Opfyldelse af dette krav sikrer, at formen af konturerne bevares olieindhold uden at vandets hårde tunger trænger ind olie del af formationen mod injektionsbrønde og opnå ensartet bevægelse af olie-vand-kontakten (OWC).
Positiv effekt af kantoversvømmelsessystemet
Konturoversvømmelse giver en betydelig effekt og har ikke de ovennævnte ulemper ved udvikling af små og mellemstore aflejringer, når der ikke er mere end fire batterier af brønde.
Ved konturoversvømmelse forstyrres processens naturlige forløb ikke, men intensiveres kun, hvilket bringer foderområdet tættere på aflejringen.
Udviklingserfaring olie felter, der bruger kantoversvømmelser, førte til følgende hovedkonklusioner:
1. Konturoversvømmelse gør det ikke kun muligt at opretholde reservoirtrykket på det oprindelige niveau, men også at overskride det.
2. Brugen af konturoversvømmelser gør det muligt at sikre, at den maksimale feltudviklingshastighed bringes til 5-7% af de indledende indvindelige reserver, at bruge udviklingssystemer med en brøndmønstertæthedsparameter på 20-60 10 4 m2 / godt med en ret høj finale olieindvinding, når 0,50 - 0,55 i relativt homogene formationer og med viskositet olie i reservoirforhold omkring 1-5 10 –3 Pa s.
3. Ved udbygning af store felter med mere end fem rækker produktionsbrønde har kantoversvømmelser en svag indvirkning på de centrale dele, som medfører, at produktion olie fra disse dele viser sig at være lav. Dette fører til, at udviklingshastigheden af store felter generelt ikke kan være høj nok med grænseoversvømmelser.
4. Konturoversvømmelse tillader ikke at påvirke individuelle lokale områder af formationen for at fremskynde genopretningen fra dem olie, udligning af reservoirtryk i forskellige lag og mellemlag.
5. Ved konturoversvømmelse går en ret betydelig del af vandet ind i reservoiret ind i grundvandsmagasinet, der er placeret uden for konturen olieindhold uden at fortrænge olie fra reservoiret.
KONTUR OVERSVØMMELSE
Kantfyldning anvendes til formationer med stærkt reduceret permeabilitet i kantdelen. Med det injektionsbrønde borer i olie-vand-zonen af reservoiret mellem de indre og ydre konturer olieindhold(Fig. 2).
Ris. 2. Brøndplaceringsordning for perifer oversvømmelse
Fordelene ved kantoversvømmelser er indlysende. De marginale dele af aflejringerne, op til den ydre oliebærende kontur, er karakteriseret ved lav tykkelse oliebærende sten, der ikke har nogen praktisk betydning for udviklingen. På store platformsaflejringer udlægges produktionsbrønde ikke i områder med lav tykkelse (1 - 3 m).
Den perifere oversvømmelsesmetode, sammenlignet med andre, mere intensive metoder, kan ikke sikre opnåelse af det maksimale niveau inden for kort tid produktion, men giver mulighed for længere tid for at holde et ret højt stabilt niveau produktion.
FLYDNINGSOVERVÆMLING
Opnåede resultater af kantoversvømmelse olie formationer forårsagede yderligere forbedringer i udviklingen olie felter og førte til muligheden for at bruge oversvømmelser inden for kredsløbet, især i store marker, med at skære formationerne i rækker af injektionsbrønde i separate områder eller blokke.
Under oversvømmelse i kredsløb udføres opretholdelse eller genoprettelse af balancen i reservoirenergien ved at injicere vand direkte i den oliemættede del af reservoiret (fig. 3).
Følgende typer oversvømmelser i kredsløb bruges i Rusland:
skære depositum olie rækker af injektionsbrønde til adskilte steder;
· barriereoversvømmelse;
· opskæring i separate blokke af uafhængig udvikling;
· oversvømmelse af tag;
· fokal oversvømmelse;
· arealoversvømmelser.
Ris. 3. Brøndplaceringsplan for oversvømmelse i kredsløb
Vandoversvømmelsessystemet med opskæring af reservoiret i separate områder bruges i store platformsfelter med brede vand-olie-zoner. Disse zoner er afskåret fra hoveddelen af forekomsten og udviklet efter et uafhængigt system. For mellemstore og små aflejringer skæres de på tværs i blokke af rækker af injektionsbrønde (blokoversvømmelse). Bredden af områderne og blokkene er valgt under hensyntagen til forholdet mellem viskositeter og diskontinuitet af lag (litologisk udskiftning) inden for intervallet 3-4 km et ulige antal rækker af produktionsbrønde (ikke mere end 5-7). placeret inde.
Skæring i separate områder og blokke har fundet anvendelse i Romashkinsky (23 lag af horisonten D1, Tataria), Arlansky (Bashkiria), Mukhanovsky (Kuibyshev-regionen), Osinsky (Perm-regionen), Pokrovsky (Orenburg-regionen), Uzensky (Kasakhstan), Pravdinsky , Mamontovsky, West Surgut, Samotlor ( Vestsibirien) og andre fødesteder.
Lokal vandoversvømmelse bruges i øjeblikket som en ekstra foranstaltning til hovedvandoversvømmelsen. Det udføres i områder af aflejringen, hvorfra der på grund af formationens heterogene struktur, den linseformede karakter af forekomsten af sandlegemer og andre årsager ikke produceres oliereserver.
Det er mere effektivt på et senere udviklingstrin. Implementeret i områderne Tataria, Bashkiria, Perm, Orenburg-regioner osv.
Selektiv vandoversvømmelse anvendes i tilfælde af aflejringer med udtalt heterogenitet af lag. Det særegne ved denne type vandoversvømmelse er det i begyndelsen af brønden Buryat på et ensartet firkantet gitter uden opdeling i operationelle og injektionsbrønde, og efter forskning og en vis udviklingsperiode udvælges de mest effektive injektionsbrønde blandt dem. Takket være dette, med et mindre antal af dem, implementeres det mest intensive vandoversvømmelsessystem, og der opnås en mere komplet oversvømmelsesdækning.
Områdeoversvømmelser er karakteriseret ved spredt injektion af vand i reservoiret over hele dets område olieindhold. Områdevandssystemer baseret på antallet af brøndpunkter for hvert element i forekomsten med en produktionsbrønd placeret i dets centrum kan være fire-, fem-, syv- og ni-punkts, også lineære (fig. 4).
|
|
Ris. 4 Areal fire-(a), fem-(b), syv-(B), ni-punkts (d) og lineære (e,f) oversvømmelsessystemer (med fremhævede elementer)
Områdeoversvømmelse er effektiv, når der udvikles lavpermeabilitetsformationer. Dens effektivitet øges med stigende ensartethed, formationstykkelse og også med faldende viskositet olie og dybden af aflejringen.
Udviklingen af det teoretiske grundlag for design og udvikling af gas- og gaskondensatfelter kan opdeles i 4 faser.
I løbet afjegscene(førrevolutionære år og de første år med sovjetisk magt) blev der boret brønde i utilsigtet opdagede gasfelter i umiddelbar nærhed af gasforbrugeren. Boring af efterfølgende brønde blev udført ved siden af de foregående, uden foreløbig efterforskning, i det volumen, der er nødvendigt for at levere den nødvendige mængde gas til forbrugeren. (Melnikovskoye, Melitonolskoye-markerne i Stavropol-regionen og Dagestan Lights-feltet).
Fase II erstattede håndværksmæssige udviklingsmetoder. På dette stadium brugte de rent empiriske metoder udvikling af gasfelter med den mekaniske udvidelse af praksis for udvikling af oliefelter til dem, såvel som amerikanske gasfeltudviklingsmetoder.
Fase III er karakteriseret ved skabelse og implementering af videnskabeligt baserede metoder til udnyttelse af gasfelter. Dette arbejde blev udført på Moscow Petroleum Institute opkaldt efter. N.M. Gubkina.
Baseret på de opnåede resultater, sammen med yderligere teoretisk forskning, blev de første videnskabeligt baserede projekter til udvikling af gasfelter af Kuibyshevgaz-trusten udført og efterfølgende på andre felter (Shebelinskoye, North Stavropol, Gazlinsky, etc.)
Som et resultat, videnskabeligt forskningsarbejde I løbet af tredje fase blev der opnået betydelige fremskridt i udviklingen af teorien om gasfeltudvikling. Der er skabt gasdynamiske metoder til beregning af ændringer over tid i det nødvendige antal gasbrønde, reservoir-, bundhuls- og brøndhovedtryk, og tilnærmede metoder til at beregne bevægelsen af kontur eller bundvand under feltudvikling under vandtryksforhold.
I stedet for det tidligere dominerende regime med konstant udvælgelsesprocent:
hvor: % er en konstant procentdel af valg,
q RG– arbejdsstrømningshastighed for en gasbrønd,
q SLE– strømningshastighed af en strømmende gasbrønd.
betragtet som den eneste rationelle teknologiske tilstand til drift af gasbrønde, blev nye teknologiske tilstande berettiget og indført i designpraksis. Disse omfatter metoder til at opretholde en konstant maksimalt tilladelig trykgradient i bunden af brønden eller konstant depression i tilfælde af utilstrækkelig reservoirstabilitet, en tilstand med maksimal vandfri strømningshastighed for gasbrønde i nærværelse af bundvand.
Forskning i gasfiltrering til ufuldkomne brønde i forhold til overtrædelse af Darcys lov førte til skabelsen og udbredt implementering af en ny teknik til behandling og fortolkning af resultaterne af gasbrøndforskning. Metoder er dukket op til undersøgelse af brønde under ikke-stationære gasfiltreringsbetingelser.
Som et resultat af implementeringen af en række gasfeltudviklingsprojekter er der oparbejdet betydelig erfaring i den integrerede anvendelse af metoder inden for geologi, geofysik, underjordisk gas-hydrodynamik og industriel økonomi.
Baseret på geologiske og geofysiske undersøgelser etableres den geologiske struktur af gasforekomsten, en idé om reservoirets vandtryksystem og det mulige regime for gasforekomsten dannes. Baseret på brøndtestdata bestemmes formationsparametre.
Som et resultat af gas-hydrodynamiske beregninger bestemmes ændringen i tid af det nødvendige antal brønde for at opfylde gasproduktionsplanen. Baseret på en analyse af de tekniske og økonomiske indikatorer for forskellige udviklingsmuligheder vælges den bedste.
I begyndelsen af 60'erne gik teorien om design og udvikling af naturgasfelter ind i den fjerde fase af dens udvikling. Et træk ved denne fase er den integrerede anvendelse i praksis med design, analyse og bestemmelse af udviklingsmuligheder for gas- og gaskondensatfelter af metoder til geologi, geofysik, herunder nuklear geofysik, underjordisk gas-hydrodynamik, teknik og teknologi til gasproduktion; der er et ønske om at bruge mulighederne i moderne højhastigheds elektroniske computere og analoge maskiner. I dette tilfælde er hovedopgaven ved hjælp af en computer at finde en mulighed for at udvikle et gasfelt (gaskondensat) og oprette et felt, der vil have optimale tekniske og økonomiske indikatorer.
Materialebalance er grundlaget for alle teknologiske beregninger. I henhold til materialebalancedata bestemmes størrelsen og antallet af nødvendige enheder, forbruget af råvarer og hjælpeprodukter, forbrugskoefficienter for råvarer beregnes, og produktionsspild identificeres.
Materialebalance er et reelt udtryk for loven om bevarelse af masse i forhold til en kemisk teknologisk proces: massen af stoffer modtaget til en teknologisk operation (tilstrømning) er lig med massen af stoffer opnået i denne operation (output), som er skrevet som en balanceligning Σm indstrømning = Σm udstrømning.
Indtægts- og udgiftsposterne i materialebalancen er masser nyttig komponent råvarer (m 1), urenheder i råvarer (m 2), målprodukt (m 3), biprodukter (m 4), produktionsaffald (m 5) og tab (m 6) modtaget i produktion eller denne operation:
m 1 + m 2 = m 3 + m 4 + m 5 + m 6
Materialebalancen opgøres pr. tidsenhed (time), pr. outputenhed, pr. produktionsflow eller pr. produktionskapacitet som helhed.
Materialebalancetabellen for kontinuerlige processer er placeret på procesflowdiagrammet nedenfor eller på separate ark i følgende formular:
Tabel 3.1 - Materialebalance i en kontinuerlig proces
de der. for hver strømning er dens sammensætning angivet, strømningshastighed i kg/time og nm3/time. Strømnumre er angivet på det teknologiske diagram.
For periodiske processer er materialebalancen opstillet i form af tabel 3.2.
Tabel 3.2 – Materialebalance af periodisk proces
Ud fra den generelle materialebalance i produktionen bestemmes forbrugskoefficienterne for råvarer og hjælpematerialer, der er nødvendige for vurderingen økonomisk effektivitet produktion. Forbrugskoefficienter for råvarer og hjælpematerialer bør udføres i form af tabel 3.3.
Tabel 3.3 – Forbrugskoefficienter for råvarer og hjælpestoffer
Ved kompilering af materialebalancer kan følgende værdier angives som startdata.
1. Årlig produktivitet af det færdige produkt i t/år, som skal omregnes til kg/h til beregning (under hensyntagen til anlæggets faktiske antal driftstimer pr. år).
2. Sammensætning af råvarer og færdigt produkt. Hvis råmaterialet har en meget kompleks sammensætning, så for at beregne materialebalancen kan du tage en betinget, men ganske bestemt sammensætning. I henhold til den accepterede sammensætning af råmaterialet beregnes sammensætningen af reaktionsprodukterne.
3. Grundlæggende teknologiske parametre (temperatur, tryk, molært eller masseforhold mellem reagenser), data om konvertering og selektivitet. Konvertering og selektivitet kan antages baseret på litteratur-, produktions- eller laboratoriedata.
4. Tab på hvert trin af processen. Teknologiske tab opstår på grund af overførsel af en del af reaktionsprodukterne med udstødningsgasser eller med udstødningsstrømme på grund af delvis opløsning, ufuldstændig ekstraktion i masseoverførselsprocesser (absorption, ekstraktion, rektifikation osv.). Disse tab er specificeret, eller deres værdier er identificeret i produktionspraksis. Hvis projektet omfatter nye processer og apparater, så er det nødvendigt at udføre en foreløbig beregning af disse processer for at finde de angivne værdier.
Alle manglende data til udarbejdelse af en materialebalance findes ved beregning, baseret på lovene for kemiske og teknologiske processer.
Når du udfører beregninger for at kompilere materialebalancer, er det nødvendigt klart at forstå essensen af de processer, der forekommer på forskellige stadier i et bestemt apparat. Det tilrådes at overholde følgende rækkefølge:
1. Lav et procesflowdiagram (uden hjælpeudstyr– pumper, kompressorer osv.) med anvendelse af alle enheder, hvor der forekommer ændringer i sammensætningen og værdierne af materialestrømme.
2. Skriv ligninger kemiske reaktioner, der flyder i hvert af apparaterne, hvor der er kemisk omdannelse. Baseret på dem, hvis mængden og sammensætningen af strømmene, der forlader apparatet, er kendt, kan den nødvendige mængde startprodukter beregnes. Omvendt, hvis sammensætningen og mængden af udgangsprodukterne er kendt, så ved at kende processens omdannelse og selektivitet, er det muligt at beregne sammensætningen og mængden af den strøm, der forlader reaktionsenheden.
3. Plot på diagrammet alle kendte numeriske data om den kvantitative og kvalitative sammensætning af strømme.
4. Bestem hvilke manglende størrelser der skal bestemmes ved beregning, og find ud af hvilke matematiske sammenhænge der skal tegnes for at finde ukendte størrelser.
5. Med alle de nødvendige forhold mellem kendte og ukendte mængder, samt de nødvendige referencedata, fortsæt direkte til beregning af materialebalancer.
Nedenfor er proceduren for beregning af materialebalancen for de mest almindelige sager.
Eksempel 1. Kendt:
─ produktivitet for det færdige produkt, t/år;
─ kvalitet af råvarer og sammensætning af det færdige produkt, vægt%;
─ graden af ekstraktion eller udbytte af det færdige produkt på alle stadier af processen;
─ sammensætning af alle strømme, der forlader produktionsenheder.
Materialebalancen i dette tilfælde er samlet i følgende rækkefølge:
1. Indholdet af målkomponenten og andre urenheder i det færdige produkt bestemmes (kg/h).
2. Ved at kende tabet af målproduktet på hvert trin (Pi), skal du bestemme, hvor meget af målkomponenten der skal være indeholdt i den indledende reaktionsmasse:
Med r.m. = C pr (100 + Σ % Pi),
hvor C r.m. ─ indholdet af målkomponenten i den indledende reaktionsmasse;
% P i ─ andelen af tab af målkomponenten i hvert trin;
P─ antal procestrin.
Eksempel 2. Kendt:
─ produktiviteten af det færdige produkt i t/år;
─ procesindikatorer ─ selektivitet, konvertering, forhold mellem initiale komponenter;
─ sammensætningen af råmaterialet.
I dette tilfælde er det praktisk at beregne materialebalancen for
1000 kg forarbejdede råvarer. Beregningen udføres i følgende rækkefølge:
1. Baseret på data om sammensætningen af råmaterialet, omdannelse, selektivitet, forholdet mellem de indledende reagenser og reaktionsligningerne bestemmes reaktionsmassens sammensætning og flowhastighed.
2. Beregninger udføres for at bestemme størrelsen af de strømme, der kommer ind og ud af apparatet, under hensyntagen til indholdet af målproduktet i udgangsstrømmene.
3. Bestem udbyttet af det færdige produkt pr. 1000 kg forarbejdede råvarer. Derefter bestemmes omregningsfaktoren for en given produktivitet for det færdige produkt ved hjælp af formlen:
Hvor q z─ specificeret produktivitet for det færdige produkt;
q─ mængden af færdigt produkt opnået ved forarbejdning af 1000 kg råvarer.
4. Der udarbejdes en generel og trinvis materialebalance for produktionen under hensyntagen til omregningsfaktoren.
Eksempel 3. Kendt:
─ det færdige produkts produktivitet, indholdet af målkomponenten i det;
─ vigtigste indikatorer for processen ─ konvertering, selektivitet, procesforhold, forhold mellem initiale komponenter.
I dette tilfælde er der ingen data om ekstraktionsgraden af hovedkomponenterne eller sammensætningen af mellemstrømme i stadierne af adskillelse af reaktionsprodukter.
For at kompilere en materialebalance for produktionen er det praktisk at udføre beregninger pr. 1000 kg råvarer eller en af de indledende komponenter i sekvensen, der er skitseret i det andet eksempel.
Men i dette tilfælde, for at finde komponentens koncentrationsværdier i de mellemliggende strømme, er det nødvendigt at udføre en foreløbig beregning af apparatet (kondensator, separator, destillationskolonne osv.). For at gøre dette skal du indstille driftsbetingelserne for apparatet (i henhold til produktions- eller litterære data) og kende sammensætningen og mængden af flowet, der kommer ind i apparatet, beregne sammensætningen og mængden af flowet, der forlader apparatet og omvendt. I dette tilfælde er det nødvendigt at vælge sådanne driftsbetingelser for apparatet, der ville sikre den maksimale grad af ekstraktion af den nyttige komponent, ville være økonomisk rentabel og samtidig ville opfylde kravene til kvaliteten af det færdige produkt og for emissionsstandarder til atmosfæren eller spildevand.
Den generelle materialebalance for produktion (installation) omfatter således kun strømme, der går ind og ud af produktion, og materialebalancer for enheder inkluderer karakteristikaene for de indgående og udgående strømme af en given enhed.
Ved udarbejdelse af resultaterne af materialebalanceberegningen skal alle ligninger for kemiske reaktioner, der finder sted i processen, i specialeprojektets beregning og forklarende notat angives, og de beregninger, der er udført på dem, skal præsenteres.
Inden for organisk stofteknologi anvendes ofte recirkulerende strømningsskemaer. I dette tilfælde bliver det mere kompliceret at kompilere installationens materialebalance. Hovedopgaven beregning med genanvendelse er at bestemme, baseret på en given mængde forarbejdede råvarer, udbyttet af målproduktet og de samlede belastninger af hvert apparat.
Det enkleste diagram af en sådan installation ser sådan ud:
I ─ blandeblok; II ─ reaktorblok; III ─ separationsenhed for reaktionsprodukt.
q 1─ flow af friske råvarer;
q 4─ flow af det færdige produkt;
q 5─ rensegasser;
q 6─ recirkulationsflow.
Figur 3.1 ─ Procesdiagram med recirkulation og stripning af en del af flowet
Baseret på den specificerede produktivitet af det færdige produkt kan du altid bestemme, hvor meget af det, der skal være indeholdt i flowet q 4 forlader reaktoren. Ud fra konverterings- og selektivitetsdata, som er specificeret under design, og ved hjælp af kemiske reaktionsligninger, kan flowhastigheden bestemmes q 3 og dets komponentsammensætning (indhold af hoved- og biprodukter).
At kende mængden og sammensætningen af flowet q 3, er det muligt at bestemme mængden og sammensætningen af flowet q 2 ved hjælp af ligninger for kemiske reaktioner. Ved beregning af flowet q 2 det er nødvendigt at tage højde for indholdet af inerte stoffer i det, hvis koncentration normalt er indstillet eller reguleret baseret på teknologiske overvejelser. Mængden af inerte stoffer skal tages i betragtning i efterfølgende strømme.
Flowmængde q 4 og dets sammensætning bestemmes af installationens produktivitet for det færdige produkt og kravene til det, som som regel er specificeret.
For at kompilere en materialebalance for hele installationen og bestemme belastningen på individuelle enheder, er det nødvendigt at bestemme størrelsen af strømmene q 1,q 4,q 6 og flowsammensætning q 4,q 6(forbindelse q 1 normalt angivet under design eller bestemt senere under hensyntagen til processens konvertering og selektivitet).
Metoder til opstilling og beregning af materialebalancer er angivet i litteraturen.