Materialna bilanca služi za nadzor proizvodnje, uravnavanje sestave izdelkov in ugotavljanje proizvodnih izgub. Z uporabo materialna bilanca lahko določimo ekonomske kazalnike tehnološki procesi in proizvodne metode (proizvodne izgube, stopnja uporabe sestavin mleka, poraba surovin, donos končnega izdelka)
Osnova materialne bilance je zakon o ohranitvi snovi, ki je matematično zapisan v obliki dveh enačb.
Prva enačba- to je bilanca surovin in izdelkov iz njih
Kje m z , m G , m n - masa surovin, končnih in stranskih proizvodov, kg, p– proizvodne izgube, kg.
Po predelavi je masa nastalih izdelkov manjša od mase predelanih surovin. Razlika med njima so proizvodne izgube. Proizvodne izgube so izražene tudi kot odstotek količine predelanih surovin:
Potem bo enačba (1) dobila obliko
(2)
Druga enačba snovna bilanca temelji na masi suhe snovi mleka ali posameznih sestavin
Če se sestavine mleka med tehnološkimi procesi ne kemijsko spreminjajo, mora biti njihova količina v surovinah enaka količini v končnih in stranskih proizvodih. Bilanca sestavin mleka med predelavo se lahko sestavi na naslednji način:
(3)
Kje h z , h G , h n – masni delež sestavin mleka v surovinah, končnih in stranskih proizvodih, %; p h, – izguba sestavin mleka, kg.
Izgube so izražene kot odstotek sestavin mleka, ki jih vsebujejo surovine:
Kje n h – izguba sestavin mleka, %.
Po zamenjavi p h v enačbo (3), dobi druga enačba materialne bilance obliko
(4)
Izguba sestavin mleka n h in izguba surovin n, izraženo v odstotkih, sta številčno enaka.
Bilanco je mogoče sestaviti za kateri koli del mleka - maščobe IN, trdne snovi mleka Z, suhe snovi posnetega mleka (SMR) O. Torej, ravnotežje maščobe pri ločevanju mleka
Kje IN m , IN sl , IN približno, – masni delež maščobe v mleku, smetani oz posneto mleko, %; n g – izguba maščobe med separacijo, %
Za proizvodnjo mleka v prahu in kondenziranega mleka se bilanca lahko sestavi na podlagi suhega mlečnega ostanka:
(5)
Kje mсг - masa kondenziranega mleka, kg, Z n.m. , Zсг - masni delež suhega ostanka mleka v normaliziranem in kondenziranem mleku, %; n c.v - izguba suhe snovi pri proizvodnji kondenziranega mleka, %.
V enačbi (5) en člen manjka, saj med zgoščevanjem in sušenjem stranski produkt (voda) ne vsebuje mlečnih delcev.
Če skupaj rešimo prvo (2) in drugo (4) enačbo materialne bilance, je mogoče določiti maso surovin z končan izdelek pri znana sestava surovin, končnih in stranskih proizvodov ali določi maso končnega proizvoda z maso surovin:
(6)
(7)
(8)
Materialni izračuni se običajno izvajajo ob upoštevanju proizvodnih izgub. Pri približnih izračunih so zanemarjeni. Masa končnih surovin in stranskih proizvodov brez upoštevanja izgub se določi s formulami
(9)
(10)
(11)
Za proizvodnjo 500 kg masla je treba določiti maso smetane, če je masni delež maščobe v maslu 78%, v smetani - 38, v pinjencu - 0,7%. Standardne izgube pri proizvodnji olja so 0,6 %.
Za rešitev problema uporabimo formulo (7):
Maso končnega izdelka glede na surovine oziroma maso surovin glede na končni izdelek lahko določimo tako z algebraično metodo (z uporabo formul) kot grafično (z uporabo računskega trikotnika).
Bistvo metode izračuna z uporabo trikotnika je naslednje. V oglišča trikotnika vpiši masni delež ene od sestavin mleka v surovini. h z, pripravljen h g in stran h n izdelek.
h g Vklopljeno notranje strani ah trikotnik
zabeležite maso surovin T z,
h G - h z h G - h n pripravljen T g in stran m n izdelkov
m p m c nasproti njihovi ustrezni masi
jim masni delež sestavine mleka
h z m G h p ka. Na zunanjih straneh trikotnika
h z - h n poiščite razliko med masnimi deleži sestavin mleka (ki se nahajajo na ogliščih trikotnika), dobljeno z odštevanjem manjše od večje vrednosti.
V skladu s pravilom načrtovalnega trikotnika se sestavi razmerje: razmerje med notranjimi in zunanjimi stranicami je stalna vrednost za dani trikotnik:
Iz tega razmerja se določijo potrebne količine.
Predavanje 2. Enačbe razvoja nahajališča (1. del)
Pri izračunu kazalnikov razvoja polja so glavne enačbe:
- · materialna bilanca,
- · tehnološki način obratovanja vrtine,
- · dotok tekočin v vodnjak,
- · premiki v dvižnih ceveh.
Reševanje tega sistema enačb omogoča iskanje vzorcev gibanja tekočine v rezervoarju in v vrtini.
Enačbe materialne bilance
Enačbe materialne bilance se uporabljajo za določanje kazalnikov razvoja polja in zalog nahajališč na podlagi podatkov o količinah plina in tekočine, izbrane iz njih.
Po načelu materialne bilance je začetna masa nafte Mn v rezervoarju enaka masi nafte Mdob, izbrani v času t, in masi nafte, ki ostane v rezervoarju Bridge:
Analiza razvoja nahajališč nafte in plina na podlagi terenskih podatkov z metodo materialne bilance
Označimo celotno prostornino z nafto nasičenega dela nahajališča z Vn in prostornino rezervoarja, ki ga zaseda plinski pokrov, z Vg. Pri začetnem tlaku v rezervoarju, ki je enak tlaku nasičenja nafte s plinom Pnas, je volumetrični koeficient nafte bno, volumetrični koeficient plina plinskega pokrova je bgo, začetna vsebnost plina v olju je G0.
Pri črpanju iz nahajališča Qn nafte (pri standardnih pogojih) in vode Qv se je povprečni tlak v rezervoarju zmanjšal na vrednost P. Pri tlaku P so volumski koeficienti nafte bn, plina bg, vode bv, vsebnosti plina v olju G. V obravnavanem obdobju razvoja je v usedlino vdrla formacijska voda Wv , povprečni faktor plina pa je bil .
Uporabljamo metodo materialne bilance. Rezervoar pri začetnem tlaku in temperaturi rezervoarja je vseboval Gn* bno olje. V trenutku razvoja, ko je tlak padel na trenutno vrednost P, je postal volumen nafte (Gн? Qн) bн. Količina zbranega olja bo določena z:
Določili bomo spremembo količine prostega plina v formaciji ob upoštevanju prostornine, ki se sprosti iz nafte, ko se tlak zmanjša.
Na začetku razvoja je količina prostega plina v formaciji določena z njegovo vsebnostjo v plinski kapici. Če je relativna prostornina plinskega pokrova označena z
potem bo prostornina prostega plina v formaciji GnbnoGsh, in skupaj plin, ob upoštevanju volumna, raztopljenega v olju, bo določen z izrazom:
Če se med obravnavanim razvojnim obdobjem plin vzame iz nahajališča skupaj z nafto (je povprečni faktor plina za to obdobje), bo prostornina prostega plina v rezervoarju pri tlaku P izražena na naslednji način:
Zmanjšanje prostornine prostega plina v formaciji je določeno z razliko med njegovimi rezervami v začetnem času in pri trenutnem tlaku:
Količina vode v nahajališču se je v obravnavanem razvojnem obdobju spremenila za količino:
Ker med razvojnim procesom ne upoštevamo manjših sprememb prostornine pornega prostora znotraj nahajališča nafte in plina, dobimo, da mora biti vsota sprememb prostornine nafte, prostega plina in vode enaka nič. Ob upoštevanju (2.1), (2.2) in (2.3) pridemo do enakosti izraza:
izraz (2.3)
Ta enakost (oštevilčena z 2.4) je posplošen izraz materialne bilance med razvojem nahajališča nafte in plina brez upoštevanja sprememb volumna njegovih por zaradi pritiska.
Naj uvedemo zapis:
Ta od tlaka odvisen "dvofazni volumski koeficient" označuje spremembo prostorninske enote nafte in plina, ko se tlak zmanjša s trenutnega tlaka v rezervoarju na atmosferski tlak. Očitno je pri začetnem tlaku v rezervoarju, ko, vrednost.
Transformacije enačbe (2.4) ob upoštevanju (2.5) vodijo do formule za izračun začetnih zalog nafte v naftnem in plinskem rezervoarju:
Če nahajališče ne bi bilo povezano z območjem vodonosnika, potem voda ne bi mogla vdreti vanj () in ne bi bila odnesena z nafto (). V tem primeru bi bile začetne zaloge nafte v nahajališču nafte in plina določene z zadnjim izrazom brez člena v števcu.
Za oceno vpliva mehanizmov širjenja plinskega pokrova, vdora raztopljenega plina in vode v ležišče na proizvodnjo nafte med razvojem nahajališča nafte in plina, zadnjo enačbo reduciramo na naslednjo obliko:
Če obe strani te enakosti delimo z njeno desno stranjo, dobimo izraz, ki je enak ena:
Števci izrazov na levi strani nastalega izraza označujejo spremembo začetne prostornine naftnega dela rezervoarja, začetne plinske kapice in efektivne prostornine vode, ki vstopa v rezervoar. Skupni imenovalec vseh izrazov izraža prostornino rezervoarja celotne proizvodnje nafte in plina pri trenutnem tlaku v rezervoarju. Očitno vsak člen predstavlja delež (faktor izkoristka nafte) v celotni proizvodnji iz ležišča, pridobljen z različnimi mehanizmi. Z zapisom Pearsona, ki je prvi dobil enačbo, zapišemo relativne količine nafte, proizvedene zaradi manifestacije režimov:
raztopljen plin:
razširitev plinskega pokrova:
način vodnega tlaka:
Primer 2.1
Ocenite začetne zaloge nafte in faktorje pridobivanja nafte v nahajališčih nafte in plina.
Skupna prostornina z nafto nasičenega dela nahajališča je Vн = 13,8·107 m3, prostornina rezervoarja, ki ga zaseda plinski pokrov, je Vг = 2,42·107 m3.
Začetni tlak v rezervoarju, enak tlaku nasičenja nafte s plinom, =Рsat= 18,4 MPa; volumski koeficient olja pri začetnem tlaku bno = 1,34 m3/m3; prostorninski koeficient plinske kapice 0,00627 m3/m3; začetna vsebnost plina v olju = 100,3 m3/m3.
Pri črpanju iz nahajališča Qн = 3,18 · 106 m3 nafte (pri standardnih pogojih) in vode Qв = 0,167 · 106 m3 se je povprečni tlak v rezervoarju zmanjšal na Р = 13,6 MPa, vsebnost plina pa na G = 75 m3 / m3. Pri tlaku P = 13,6 MPa je volumetrični koeficient nafte bn = 1,28 m3/m3, volumetrični koeficient plina bg = 0,00849 m3/m3, volumetrični koeficient vode pa bv = 1,028. Med razvojem se je izkazalo, da je povprečni faktor plina = 125 m3/m3, voda iz območja vodonosnika je vdrla v nahajališče
Wв = 1,84·106 m3.
Izračunajmo začetne zaloge nafte. Najprej določimo relativno začetno prostornino plinske kapice in vrednost dvofaznega volumskega koeficienta z uporabo ustreznih formul:
Zaloge nafte v rezervoarju bodo:
V obravnavanem razvojnem obdobju je bil faktor pridobivanja nafte z relativnim zmanjšanjem tlaka v rezervoarju za 26,1 %:
Razvoj nahajališča nafte in plina v odsotnosti hidrodinamične povezave z vodnim bazenom (količine vdrte in odvzete vode so enake nič) in začetni podatki prejšnjega problema bi se lahko izvajali z začetnimi zalogami nafte in faktorjem pridobivanja nafte m3, .
Ocenimo vpliv mehanizmov širjenja plinskega pokrova, vdora raztopljenega plina in vode v ležišče na proizvodnjo nafte pri razvoju nahajališča nafte in plina za m3.
Z danimi formulami bomo določili relativne količine proizvedenega olja zaradi manifestacije režimov:
raztopljen plin:
razširitev plinskega pokrova:
način vodnega tlaka:
Vsota sodelovanja treh mehanizmov pri proizvodnji nafte je enaka ena. Zanimivo je, da je v obravnavanem trenutku razvoja nahajališča prevladujoča oblika energije ležišča energija v njem raztopljenega plina, ki se sprošča iz nafte. Zaradi tega faktorja je bilo proizvedenega 45 % olja. Mehanizem izpodrivanja nafte z vodo predstavlja 31 % izčrpane nafte, 24 % je bilo odvzetih zaradi širjenja plinskega pokrova.
Primer 2.2.
Izračunajte zaloge plina v plinskem pokrovu naftnega in plinskega nahajališča ter celotno črpanje plina iz njega, pri čemer zagotovite konstanten volumen plinskega pokrova, ko se povprečni tlak v nahajališču zmanjša od začetne do temperature rezervoarja C. Celotna prostornina formacije, ki jo zavzema plinski pokrov, je m3. Povprečna poroznost, nasičenost volumna por z vezano vodo, vsebnost razpršenega olja v volumnu plinskega pokrova. Relativna gostota plina je 0,66.
rešitev. Določimo prostornino plina v plinskem pokrovu na podlagi znane prostornine rezervoarja, poroznosti in nasičenosti (v milijonih m3):
Volumetrični koeficient plina izračunamo po formuli:
kjer je standardni in povprečni trenutni tlak v rezervoarju; standardna temperatura (273 K) in temperatura nastajanja; z koeficient superstisljivosti.
Poiščimo vrednosti z. Torej, pri začetnem tlaku z = 0,914 in pri trenutnem Ppl = 16,1 MPa je vrednost z 0,892. Dobimo:
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.
Za pretvorbo prostornine plina iz rezervoarjev v standardne pogoje bomo uporabili obratne vrednosti dobljenih volumetričnih koeficientov:
176,7 m3/m3.
138,1 m3/m3.
Začetne zaloge plina pri standardnih pogojih:
Gg. st = 3,09*106*176,6 =545*106 m3
Ko se tlak v rezervoarju zmanjša, se prostornina plinskega pokrova poveča, če plina ne črpamo. Da prostornina plinskega pokrova ostane nespremenjena, je potrebno izločiti naslednjo količino plina:
Za pogoje problema imamo:
Do trenutka, obravnavanega v problemu, ko tlak v rezervoarju pade na 16,1 MPa, je potrebno vzeti 25,4% začetnih rezerv iz plinskega pokrova, tako da se velikost plinskega pokrova ne spremeni.
Enačba materialne bilance
Da bi izvedli izračuni procesov razvoja naftnih polj v elastičnem načinu, Najprej je potrebno pridobiti diferencialno enačbo za ta režim, ki izhaja iz enačbe kontinuitete mase filtrirane snovi.
24. Način raztopljenega plina. Različice načina (način čistega plina, mešani način, način plinskega tlaka)
Ko se tlak zmanjša pod tlak nasičenja v razviti formaciji, se razvije režim raztopljenega plina. Ko je nasičenost pornega prostora s prostim plinom, sproščenim iz nafte, še nizka, ostane plin v olju v obliki mehurčkov. S povečanjem nasičenosti s plinom zaradi postopnega zmanjševanja tlaka v rezervoarju plinski mehurčki pod vplivom gravitacije izplavajo navzgor in tvorijo plinsko kopičenje v dvignjenem delu rezervoarja - plinsko kapo, če njenega nastajanja ne preprečimo s plastmi ali druga heterogenost.
Plin, sproščen iz nafte, ki se širi z zmanjšanjem tlaka, spodbuja izpodrivanje nafte iz rezervoarja. Režim rezervoarja, v katerem pride do takega izpodrivanja nafte, se imenuje režim raztopljenega plina. Če se plin loči od nafte v rezervoarju kot celoti in se oblikuje plinski pokrov, se režim raztopljenega plina nadomesti s tlakom plina.
Pri RRG so zaloge energije v rezervoarju odvisne od količine raztopljenega plina v nafti.
25 . Vrste poplavljanja in področja njihove uporabe. Trenutno je poplavljanje z vodo najbolj intenzivna in stroškovno učinkovita metoda vpliva, ki omogoča znatno zmanjšanje števila proizvodnih vrtin, povečanje njihovega pretoka in zmanjšanje stroškov na 1 tono proizvedenega. olje. Z njegovo pomočjo je bilo v ZSSR v zgodnjih 80-ih več kot 90 % olje.
Odvisno od lokacije injekcijskih vrtin glede na rezervoar olje ločimo med: konturo, obkonturo in poplavljanje znotraj tokokroga. Kombinacija teh sort se uporablja na številnih področjih.
POPLAVLJANJE KONTURE
|
|
Nezadostno spodbujanje konturnih voda med razvojnim procesom, ki ne kompenzira selekcije olje iz rezervoarja, ki ga spremlja zmanjšanje tlaka v rezervoarju in zmanjšanje pretoka vrtin, je privedlo do nastanka metode poplavljanja konture. Bistvo tega pojava je v hitrem obnavljanju naravnih virov energije, porabljenih za spodbujanje olje na obraze operativni vodnjaki V ta namen se tlak v rezervoarju vzdržuje s črpanjem vode skozi vbrizgalne vrtine, ki se nahajajo zunaj naftonosni del produktivne tvorbe v coni, ki jo zaseda voda (izven zunanje konture vsebnost olja) (slika 1). V tem primeru je linija za vbrizgavanje označena na določeni razdalji za zunanjim obrisom vsebnosti olja. Ta razdalja je odvisna od dejavnikov, kot so:
· stopnja raziskanosti nahajališča - stopnja zanesljivosti pri ugotavljanju lokacije zunanje konture vsebnost olja, kar pa ni odvisno le od števila izvrtanih vrtin, temveč tudi od vpadnega kota produktivne formacije in njene konstantnosti;
· pričakovana razdalja med injekcijskimi vrtinami;
· razdalja med zunanjimi in notranjimi obrisi vsebnost olja in med notranjo naftonosno konturo in prvo vrsto proizvodnih vrtin.
Boljša kot je stopnja izvidovanja, bolj zanesljivo je določena lokacija zunanje konture vsebnost oljaČim bolj strma in skladna je tvorba, tem bližje konturi je mogoče narisati črto vbrizgavanja. Pomen te zahteve je jamstvo proti vgradnji injekcijskih vrtin v naftonosni del formacije. Večja kot je razdalja med injekcijskimi vrtinami, večja je razdalja od naftonosne konture do injekcijske linije. Izpolnjevanje te zahteve zagotavlja ohranitev oblike kontur vsebnost olja brez vdiranja ostrih jezikov vode olje del formacije proti injekcijskim vrtinam in doseganje enakomernega gibanja stika nafta in voda (OWC).
Pozitiven učinek sistema zalivanja robov
Konturno poplavljanje daje pomemben učinek in nima zgoraj navedenih pomanjkljivosti pri razvoju majhnih in srednje velikih nahajališč, ko ni več kot štirih baterij vrtin.
Pri konturnem poplavljanju se naravni potek procesa ne moti, ampak se samo intenzivira, s čimer se napajalno območje približa nahajališču.
Razvojne izkušnje olje polja z uporabo robnih poplav so privedla do naslednjih glavnih zaključkov:
1. Konturno poplavljanje omogoča ne samo vzdrževanje tlaka v rezervoarju na začetni ravni, ampak tudi njegovo preseganje.
2. Uporaba konturnega poplavljanja omogoča, da se zagotovi največja stopnja razvoja polja na 5-7% začetnih obnovljivih zalog, za uporabo razvojnih sistemov s parametrom gostote vzorca vrtine 20-60 10 4 m2 / no z dokaj visokim finalom pridobivanje nafte, ki doseže 0,50 - 0,55 v relativno homogenih formacijah in z viskoznostjo olje v pogojih rezervoarja približno 1-5 10 –3 Pa s.
3. Pri razvoju polj velikega območja z več kot petimi vrstami proizvodnih vrtin ima robno poplavljanje šibek vpliv na osrednje dele, zaradi česar proizvodnja olje iz teh delov se izkaže za malo. To vodi do dejstva, da stopnja razvoja velikih polj na splošno ne more biti dovolj visoka z mejnimi poplavami.
4. Konturno poplavljanje ne omogoča vplivanja na posamezna lokalna območja formacije, da bi pospešili okrevanje od njih olje, izenačitev rezervoarskega tlaka v različnih plasteh in vmesnih plasteh.
5. Pri poplavljanju obrisa dokaj pomemben del vode, vbrizgane v rezervoar, gre v vodonosnik, ki se nahaja izven obrisa vsebnost olja brez izpodrivanja olja iz rezervoarja.
POPLAVLJANJE KONTURE
Robno poplavljanje se uporablja pri formacijah z močno zmanjšano prepustnostjo v robnem delu. Z njim injekcijske vrtine vrtajo v coni nafte in vode rezervoarja med notranjo in zunanjo konturo vsebnost olja(slika 2).
riž. 2. Shema postavitve vodnjaka za obrobno poplavljanje
Prednosti robnih poplav so očitne. Za obrobne dele nahajališč, do zunanje naftonosne konture, je značilna majhna debelina naftonosni kamnine, ki nimajo praktičnega pomena za razvoj. V velikih ploščadnih nahajališčih proizvodne vrtine niso položene na območjih majhne debeline (1 - 3 m).
Metoda perifernega poplavljanja v primerjavi z drugimi, intenzivnejšimi metodami ne more zagotoviti doseganja maksimalne gladine v kratkem času. proizvodnja, vendar omogoča daljše časovno obdobje ohranjanja dokaj visoke stabilne ravni proizvodnja.
POPLAVLJANJE MED KRTOGAMI
Dobljeni rezultati robnega poplavljanja olje formacije povzročile nadaljnje izboljšave v razvoju olje poljih in privedlo do izvedljivosti uporabe poplavljanja znotraj tokokroga, zlasti na velikih poljih, z rezanjem formacij z vrstami injekcijskih vrtin na ločena območja ali bloke.
Med poplavljanjem v tokokrogu se vzdrževanje ali ponovna vzpostavitev ravnovesja energije rezervoarja izvaja z vbrizgavanjem vode neposredno v z nafto nasičen del rezervoarja (slika 3).
V Rusiji se uporabljajo naslednje vrste poplav v tokokrogu:
rezanje depozita olje vrste injekcijskih vrtin do posameznih mest;
· poplavljanje pregrade;
· razrez v ločene bloke samostojnega razvoja;
· poplavljanje strehe;
· žariščna poplava;
· površinsko poplavljanje.
riž. 3. Shema postavitve vodnjaka za poplavljanje v tokokrogu
Sistem poplavljanja z rezanjem rezervoarja na ločena območja se uporablja na velikih ploščadnih poljih s širokimi vodno-naftnimi conami. Te cone so odrezane od glavnega dela nahajališča in razvite po neodvisnem sistemu. Za srednje velika in majhna nahajališča so prečno razrezana na bloke z vrstami injekcijskih vrtin (blokovno poplavljanje). Širina območij in blokov je izbrana ob upoštevanju razmerja viskoznosti in diskontinuitete plasti (litološke zamenjave) v območju 3–4 km; liho število vrstic proizvodnih vrtin (ne več kot 5–7). nameščen v notranjosti.
Razrez na ločena območja in bloke je našel uporabo v Romaškinskem (23 plasti horizonta D1, Tatarija), Arlanskem (Baškirija), Muhanovskem (regija Kuibyshev), Osinskem (regija Perm), Pokrovskem (regija Orenburg), Uzenskem (Kazahstan), Pravdinskem , Mamontovski, Zahodni Surgut, Samotlor ( Zahodna Sibirija) in drugih krajih rojstva.
Lokalno poplavljanje se trenutno uporablja kot dodaten ukrep k glavnemu sistemu poplavljanja. Izvaja se na območjih nahajališča, iz katerih se zaradi heterogene strukture formacije, lečaste narave pojavljanja peščenih teles in drugih razlogov ne proizvajajo zaloge nafte.
Učinkovitejši je v poznejši fazi razvoja. Izvaja se na območjih Tatarije, Baškirije, Perma, Orenburške regije itd.
Selektivno poplavljanje se uporablja v primeru nahajališč z izrazito heterogenostjo plasti. Posebnost te vrste poplavljanja je, da na začetku vodnjaka burjatščina na enotni kvadratni mreži brez delitve na operativni in injekcijske vrtine, med njimi pa se po raziskavah in določenem obdobju razvoja izberejo najučinkovitejše injekcijske vrtine. Zahvaljujoč temu se z manjšim številom izvede najintenzivnejši sistem zalivanja in doseže popolnejša pokritost poplav.
Za območno poplavljanje je značilno razpršeno vbrizgavanje vode v rezervoar po celotnem območju vsebnost olja. Sistemi površinskega poplavljanja, ki temeljijo na številu vrtin vsakega elementa nahajališča z eno proizvodno vrtino, ki se nahaja v njegovem središču, so lahko štiri-, pet-, sedem- in devettočkovni, tudi linearni (slika 4).
|
|
riž. 4 Površinski štiri-(a), pet-(b), sedem-(B), devettočkovni (d) in linearni (e,f) poplavni sistemi (s poudarjenimi elementi)
Poplavljanje območja je učinkovito pri razvoju nizko prepustnih formacij. Njegova učinkovitost se povečuje z večjo enakomernostjo, debelino tvorbe in tudi z zmanjševanjem viskoznosti olje in globino depozita.
Razvoj teoretičnih osnov za načrtovanje in razvoj plinskih in plinskokondenzatnih polj lahko razdelimo v 4 faze.
Medjazstopnja(predrevolucionarna leta in prva leta sovjetske oblasti) so bile vrtine vrtane na naključno odkritih plinskih poljih v neposredni bližini porabnika plina. Vrtanje naslednjih vrtin je potekalo v bližini prejšnjih, brez predhodnega raziskovanja, v količini, ki je potrebna za dobavo zahtevane količine plina potrošniku. (Melnikovskoye, Melitonolskoye polja v regiji Stavropol in polje Dagestan Lights).
Faza II je nadomestila metode obrtniškega razvoja. Na tej stopnji so uporabljali čisto empirične metode razvoj plinskih polj z mehansko razširitvijo praks razvoja naftnih polj nanje, kot tudi metode razvoja plinskih polj v ZDA.
Za fazo III je značilno ustvarjanje in izvajanje znanstveno utemeljenih metod za izkoriščanje plinskih polj. To delo je bilo opravljeno na Moskovskem naftnem inštitutu po imenu. N.M. Gubkina.
Na podlagi dobljenih rezultatov in nadaljnjih teoretičnih raziskav so bili izvedeni prvi znanstveno utemeljeni projekti za razvoj plinskih polj sklada Kuibyshevgaz in nato na drugih poljih (Shebelinskoye, North Stavropol, Gazlinsky itd.)
Kot rezultat, znanstveno raziskovalno delo V tretji fazi je bil dosežen pomemben napredek pri razvoju teorije razvoja plinskih polj. Ustvarjene so bile plinskodinamične metode za izračun časovnih sprememb zahtevanega števila plinskih vrtin, tlakov v rezervoarju, dnu vrtine in ustja ter približne metode za izračun gibanja konturne ali spodnje vode med razvojem polja v pogojih vodnega tlaka.
Namesto prej prevladujočega režima konstantnega izbirnega odstotka:
kjer je: % stalni odstotek izbire,
q RG– delovni pretok plinske vrtine,
q SCR– pretok tekoče plinske vrtine.
veljal za edini racionalen tehnološki način obratovanja plinskih vrtin, so bili novi tehnološki načini utemeljeni in uvedeni v projektantsko prakso. Ti vključujejo načine vzdrževanja konstantnega najvišjega dovoljenega gradienta tlaka na dnu vrtine ali konstantne depresije v primeru nezadostne stabilnosti rezervoarja, način največjega brezvodnega pretoka plinskih vrtin v prisotnosti spodnje vode.
Raziskave filtracije plina v nepopolne vrtine v pogojih kršitve Darcyjevega zakona so privedle do ustvarjanja in razširjene uporabe nove tehnike za obdelavo in interpretacijo rezultatov raziskav plinskih vrtin. Pojavile so se metode za preučevanje vrtin v pogojih nestacionarne filtracije plina.
Kot rezultat izvajanja številnih projektov razvoja plinskih polj so se nabrale pomembne izkušnje pri integrirani uporabi metod geologije, geofizike, podzemne plinske hidrodinamike in industrijske ekonomije.
Na podlagi geoloških in geofizikalnih študij je določena geološka zgradba nahajališča plina, oblikovana je predstava o sistemu vodnega tlaka rezervoarja in možnem režimu nahajališča plina. Na podlagi podatkov preizkušanja vrtine se določijo parametri nastajanja.
Kot rezultat plinsko-hidrodinamičnih izračunov se določi časovna sprememba potrebnega števila vrtin za izpolnitev načrta proizvodnje plina. Na podlagi analize tehničnih in ekonomskih kazalcev različnih razvojnih možnosti se izbere najboljša.
V začetku 60. let prejšnjega stoletja je teorija načrtovanja in razvoja nahajališč zemeljskega plina vstopila v četrto stopnjo svojega razvoja. Značilnost te stopnje je integrirana uporaba metod geologije, geofizike, vključno z jedrsko geofiziko, podzemne plinske hidrodinamike, inženiringa in tehnologije proizvodnje plina v praksi načrtovanja, analize in določanja možnosti za razvoj plinskih in plinskokondenzatnih polj; obstaja želja po uporabi zmogljivosti sodobnega hitrega elektronskega računalništva in analognih strojev. V tem primeru je glavna naloga z uporabo računalnika najti možnost za razvoj plinskega (plinskokondenzatnega) polja in postavitev polja, ki bi imelo optimalne tehnične in ekonomske kazalnike.
Materialna bilanca je osnova vseh tehnoloških izračunov. Glede na podatke materialne bilance se določi velikost in število potrebnih naprav, poraba surovin in pomožnih izdelkov, izračunajo se koeficienti porabe surovin in identificirajo proizvodni odpadki.
Materialna bilanca je realni izraz zakona o ohranitvi mase v zvezi s kemijsko tehnološkim procesom: masa snovi, prejetih v tehnološko operacijo (dotok), je enaka masi snovi, pridobljenih v tej operaciji (odstop), kar je zapisana kot bilančna enačba Σm dotok = Σm odtok.
Postavke prihodkov in odhodkov v materialni bilanci so mase uporabna komponenta surovine (m 1), primesi v surovinah (m 2), ciljni produkt (m 3), stranski proizvodi (m 4), proizvodni odpadki (m 5) in izgube (m 6) prejeti v proizvodnjo oz. to operacijo:
m 1 + m 2 = m 3 + m 4 + m 5 + m 6
Materialna bilanca se sestavi na časovno enoto (uro), na enoto proizvodnje, na en proizvodni tok ali na proizvodno zmogljivost kot celoto.
Tabela materialne bilance za neprekinjene procese je nameščena na diagramu poteka postopka spodaj ali na ločenih listih v naslednji obrazec:
Tabela 3.1 - Materialna bilanca kontinuiranega procesa
tiste. za vsak pretok je navedena njegova sestava, pretok v kg/uro in nm 3 /uro. Številke tokov so navedene na tehnološki shemi.
Za periodične procese je materialna bilanca sestavljena v obliki tabele 3.2.
Tabela 3.2 – Materialna bilanca periodičnega procesa
Na podlagi splošne materialne bilance proizvodnje se določijo koeficienti porabe surovin in pomožnih materialov, potrebnih za oceno. ekonomska učinkovitost proizvodnja. Koeficient porabe surovin in pomožnih materialov je treba izvesti v obliki tabele 3.3.
Tabela 3.3 – Porabni koeficienti surovin in pomožnih materialov
Pri sestavljanju materialnih bilanc je mogoče kot začetne podatke določiti naslednje vrednosti.
1. Letna produktivnost končnega izdelka v t/leto, ki jo je treba za izračun pretvoriti v kg/h (ob upoštevanju dejanskega števila obratovalnih ur naprave na leto).
2. Sestava surovin in končnega izdelka. Če ima surovina zelo zapleteno sestavo, lahko za izračun materialne bilance vzamete pogojno, a povsem določeno sestavo. Glede na sprejeto sestavo surovine se izračuna sestava reakcijskih produktov.
3. Osnovni tehnološki parametri (temperatura, tlak, molsko ali masno razmerje med reagenti), podatki o pretvorbi in selektivnosti. Pretvorbo in selektivnost lahko domnevamo na podlagi literature, proizvodnih ali laboratorijskih podatkov.
4. Izgube na vsaki stopnji procesa. Tehnološke izgube nastanejo zaradi prenosa dela reakcijskih produktov z izpušnimi plini ali z izpušnimi tokovi zaradi delnega raztapljanja, nepopolne ekstrakcije v procesih prenosa snovi (absorpcija, ekstrakcija, rektifikacija itd.). Te izgube so določene ali pa so njihove vrednosti opredeljene v proizvodni praksi. Če projekt vključuje nove postopke in naprave, je treba izvesti predhodni izračun teh procesov, da bi našli navedene vrednosti.
Vse manjkajoče podatke za izdelavo materialne bilance poiščemo računsko, na podlagi zakonitosti kemijskih in tehnoloških procesov.
Pri izvajanju izračunov za sestavljanje materialnih bilanc je treba jasno razumeti bistvo procesov, ki se pojavljajo na različnih stopnjah v določeni napravi. Priporočljivo je, da se držite naslednjega vrstnega reda:
1. Narišite diagram poteka procesa (brez pomožna oprema– črpalke, kompresorji ipd.) z uporabo vseh naprav, kjer prihaja do sprememb sestave in vrednosti snovnih tokov.
2. Napišite enačbe kemične reakcije, ki teče v vsaki od naprav, kjer je kemična transformacija. Na njihovi podlagi, če sta znani količina in sestava tokov, ki zapuščajo aparat, je mogoče izračunati potrebno količino začetnih produktov. Nasprotno, če sta znani sestava in količina izhodnih produktov, potem je ob poznavanju pretvorbe in selektivnosti postopka mogoče izračunati sestavo in količino toka, ki zapušča reakcijsko enoto.
3. Na diagram nanesite vse znane numerične podatke o kvantitativni in kvalitativni sestavi tokov.
4. Ugotovite, katere manjkajoče količine je treba določiti z izračunom, in ugotovite, katera matematična razmerja je treba sestaviti za iskanje neznanih količin.
5. Če imate vsa potrebna razmerja med znanimi in neznanimi količinami ter potrebne referenčne podatke, nadaljujte neposredno z izračunom materialnih bilanc.
Spodaj je opisan postopek izračuna materialne bilance za najpogostejše primere.
Primer 1. znano:
─ produktivnost končnega izdelka, t/leto;
─ kakovost surovin in sestava končnega izdelka, mas.%;
─ stopnjo ekstrakcije ali izkoristek končnega izdelka v vseh fazah procesa;
─ sestave vseh tokov, ki zapuščajo proizvodne enote.
Materialna bilanca je v tem primeru sestavljena v naslednjem zaporedju:
1. Določi se vsebnost ciljne komponente in drugih nečistoč v končnem izdelku (kg/h).
2. Ob poznavanju izgube ciljnega produkta na vsaki stopnji (Pi) določite, koliko ciljne komponente mora vsebovati začetna reakcijska masa:
Z r.m. = C pr (100 + Σ % P i),
kjer je C r.m. ─ vsebnost ciljne komponente v začetni reakcijski masi;
% P i ─ delež izgube ciljne komponente na vsaki stopnji;
p─ število stopenj procesa.
Primer 2. znano:
─ produktivnost končnega izdelka v t/leto;
─ kazalniki procesa ─ selektivnost, pretvorba, razmerje začetnih komponent;
─ sestava surovine.
V tem primeru je primerno izračunati materialno bilanco
1000 kg predelanih surovin. Izračun se izvede v naslednjem zaporedju:
1. Na podlagi podatkov o sestavi surovine, pretvorbi, selektivnosti, razmerju začetnih reagentov in reakcijskih enačb se določita sestava in pretok reakcijske mase.
2. Izračuni se izvedejo za določitev velikosti tokov, ki vstopajo in izstopajo iz aparata, ob upoštevanju vsebnosti ciljnega izdelka v izhodnih tokovih.
3. Določite donos končnega izdelka na 1000 kg predelanih surovin. Nato se pretvorbeni faktor za dano produktivnost za končni izdelek določi po formuli:
Kje q z─ določena produktivnost za končni izdelek;
q─ količina končnega izdelka, pridobljenega s predelavo 1000 kg surovin.
4. Sestavi se splošna in postopna materialna bilanca proizvodnje ob upoštevanju pretvorbenega faktorja.
Primer 3. znano:
─ produktivnost končnega izdelka, vsebnost ciljne komponente v njem;
─ glavni kazalniki procesa ─ pretvorba, selektivnost, procesni pogoji, razmerja začetnih komponent.
V tem primeru ni podatkov o stopnji ekstrakcije glavnih komponent ali sestavi vmesnih tokov na stopnjah ločevanja reakcijskih produktov.
Za sestavo materialne bilance proizvodnje je primerno izvesti izračune na 1000 kg surovin ali eno od začetnih komponent v zaporedju, opisanem v drugem primeru.
Vendar pa je v tem primeru, da bi našli vrednosti koncentracije komponente v vmesnih tokovih, potrebno izvesti predhodni izračun aparata (kondenzator, separator, destilacijski stolpec itd.). Če želite to narediti, nastavite pogoje delovanja aparata (glede na proizvodne ali literarne podatke) in ob poznavanju sestave in količine toka, ki vstopa v aparat, izračunajte sestavo in količino toka, ki zapušča aparat, in obratno. V tem primeru je treba izbrati takšne pogoje delovanja aparata, ki bi zagotovili največjo stopnjo ekstrakcije uporabne komponente, bi bili ekonomsko donosni, hkrati pa bi izpolnjevali zahteve glede kakovosti končnega izdelka in za standarde emisij v ozračje ali odpadne vode.
Tako splošna materialna bilanca proizvodnje (postroja) vključuje le tokove, ki vstopajo v proizvodnjo in izstopajo iz nje, materialne bilance naprav pa vključujejo značilnosti vhodnih in izhodnih tokov dane naprave.
V izračunu in obrazložitvi diplomske naloge je treba pri pripravi rezultatov izračuna materialne bilance navesti vse enačbe kemijskih reakcij, ki potekajo v procesu, in predstaviti izračune, ki so bili na njih opravljeni.
V tehnologiji organskih snovi se pogosto uporabljajo sheme recirkulacijskega toka. V tem primeru postane sestavljanje materialne bilance naprave bolj zapleteno. Glavna naloga izračun z recikliranjem je določiti na podlagi dane količine predelanih surovin izkoristek ciljnega izdelka in skupne obremenitve vsake naprave.
Najenostavnejši diagram takšne namestitve izgleda takole:
I ─ mešalni blok; II ─ reaktorski blok; III ─ enota za ločevanje produktov reakcije.
q 1─ pretok svežih surovin;
q 4─ tok končnega izdelka;
q 5─ čistilni plini;
q 6─ recirkulacijski tok.
Slika 3.1 ─ Shema procesa z recirkulacijo in odvzemom dela toka
Na podlagi podane produktivnosti končnega izdelka lahko vedno določite, koliko naj bo v toku q 4, zapusti reaktor. Iz podatkov o pretvorbi in selektivnosti, ki so določeni med načrtovanjem, in z uporabo enačb kemijske reakcije je mogoče določiti pretok q 3 in njegova sestavna sestava (vsebnost glavnih in stranskih proizvodov).
Poznavanje količine in sestave toka q 3, je mogoče določiti količino in sestavo toka q 2 z uporabo enačb kemijskih reakcij. Pri izračunu pretoka q 2 pri tem je treba upoštevati vsebnost inertnih snovi v njej, katerih koncentracija je praviloma določena oziroma regulirana na podlagi tehnoloških vidikov. Količino inertnih snovi je treba upoštevati pri nadaljnjih pretokih.
Količina pretoka q 4 in njegovo sestavo določata produktivnost naprave za končni izdelek in zahteve zanj, ki so praviloma določene.
Za sestavo materialne bilance celotne naprave in določitev obremenitve posameznih naprav je potrebno določiti velikost pretokov. q 1,q 4,q 6 in sestava toka q 4,q 6(zloženka q 1 običajno določeno med načrtovanjem ali določeno pozneje ob upoštevanju pretvorbe in selektivnosti postopka).
Metode sestavljanja in izračuna materialnih bilanc so podane v literaturi.