Исследование физико-химических свойств нефти, различных жидкостей и особенностей использования трубопроводов

Федеральное агентство по образованию 

Санкт-Петербургский государственный  горный институт

имени Г.В. Плеханова (технический  университет)

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по дисциплине  _________________Информатика______________________________

^{(наименование  учебной дисциплины  согласно учебному  плану)}

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема

Исследование физико-химических свойств нефти, различных  жидкостей  и особенностей использования трубопроводов.

 

Автор: студент гр.   _ТНГ-08-1__       __________________    /Евтушенко А. Г./                                ^{(шифр группы)                       (подпись)                             (Ф.И.О.)}

 

ОЦЕНКА: _____________

 

Дата: _____________

 

ПРОВЕРИЛ:

 

Руководитель работы     доцент__         ____________        /Блинов А.М. /

           ^{(должность)                         (подпись)                                         (Ф.И.О.)}

 

Санкт-Петербург

2009

Федеральное агентство по образованию
Санкт-Петербургский государственный  горный институт им Г.В. Плеханова (технический университет)
		УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой /_____________/ доц. Прудинский  Г.А./ "___"__________2009 г.

Кафедра:   ____Информатики и компьютерных технологий_________

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине   ___________         _____Информатика______________________________

                                                  ^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

      

ЗАДАНИЕ

 

студенту группы:                      ТНГ-08-1                          Евтушенко А. Г.                                        ^{(шифр группы)                                                    (Ф.И.О.)}

1. Тема работы:  Исследование физико-химических свойств нефти, пластовых и технических вод, парафинов и особенностей использования трубопроводов.

 

2. Исходные данные к работе: Информатика. Методические указания к курсовой работе для студентов специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ».   Вариант №6.

 

3. Содержание пояснительной записки: _Пояснительная записка включает в себя титульный лист, аннотацию, оглавление, введение, исследование корреляционных связей физико-химических свойств нефти, физико-химических свойств пластовых и технических вод, неизотермического течения жидкости, парафины.

 

4. Перечень графического материала:     рисунки, графики, таблицы________________

 

5. Срок сдачи законченной работы: 10 ноября   2009г. 

Руководитель работы:  доцент           ______________       / Блинов А.М./

       ^{(должность)                              (подпись)                                 (Ф.И.О.)}

Дата выдачи задания:    14 сентября   2009г.

 

Аннотация

Пояснительная записка представляет собой отчет о выполнении курсовой работы. В ней рассматриваются  вопросы по исследованию физико-химических свойств нефти, различных жидкостей и особенностей использования трубопроводов посредством пакета Microsoft Excel 2007.

Страниц 34, таблиц 2, рисунков 9, графиков 1

 

 

The summary

The explanatory note represents the report on performance of course work. In it questions on research of physical and chemical properties of oil, various liquids and features of use of pipelines are considered by means of package Microsoft Excel 2007.

 

Pages 34, tables 2, figures 9, graphic 1

 

 

Оглавление

Аннотация 3

Оглавление 4

Введение 5

Корреляционные связи физико-химических свойств нефти 6

Плотность 6

Молярная масса 8

Вязкость 8

Задача 1.1 11

Задача 1.2 12

Задача 1.3 14

Физико-химические свойства пластовых и технических вод 17

Задача 2 18

Неизотермическое течение жидкости 21

Задача 3 23

Парафины 27

Химический состав парафинов 27

Способы изготовления парафинов 27

Задача 4 30

Использованная литература 33

Приложение 34

 

 

Введение

Специалисты в области нефтегазового дела имеют дело с большим объёмом экспериментальных данных, для обработки которых используется компьютер.

При рассмотрении различных задач в этой области возникает, в частности, необходимость выявления некоторых эмпирических закономерностей, решения систем уравнений, первичной статистической обработки экспериментальных данных.

Для решения многих  задач, исходные данные и полученные результаты, вычисления которых могут быть представлены в табличной форме используют табличные процессоры (электронные  таблицы) и, в частности, Excel. Курсовая работа по информатике позволяет студенту закрепить и развить навыки работы с помощью базовых компьютерных технологий при решении задач в сфере профессиональной деятельности.

Из курса информатики  известно, что решение задачи с  применением ПК содержит следующие  этапы:

• постановка задачи и составление её математической модели;
• выбор метода решения и разработка алгоритма;
• подготовка контрольных вариантов;
• написание текста программы и подготовка исходных данных;
• отладка программы на ПК;
• выполнение расчётов по отлаженной программе анализ результатов.

 

ТЕМА 1. КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ СВЯЗИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТИ

Нефть представляет собой  чрезвычайно сложную смесь переменного  состава и говорить о константах нефти невозможно, потому что состав и свойства нефти могут существенно  изменяться. Но, тем не менее, для характеристики нефти определение ряда физико-химических свойств имеет весьма важное значение в отношении ее состава и товарных качеств.

Плотность

Плотность принадлежит к числу наиболее распространенных показателей при исследовании нефти. Особое значение этот показатель имеет при расчёте нефтей, занимающих данный объём или определения объема нефтей. Это важно как для расчетно-конструктивных исследований, так и для практической работы на местах производства, транспортировки и потребления нефтей. Величины плотности у нефти весьма различны, они колеблются в пределах 0.77-2.0, хотя в большинстве случаев они укладываются в более узкие пределы 0.83-0.96.

Плотность пластовой воды зависит главным образом от ее минерализации, пластовых давления и температуры.

Под плотностью пластовой  нефти понимается масса нефти, извлеченной из недр с сохранением пластовых условий, в единице объема. Она обычно в 1.2 – 1.8 раза меньше плотности дегазированной нефти, что объясняется увеличением ее объема в пластовых условиях за счет растворенного газа. Известны нефти, плотность которых в пласте составляет всего 0.3 – 0.4 г/см³. Ее значения в пластовых условиях могут достигать 1.0 г/см³.

По плотности пластовые  нефти делятся на:

• легкие с плотностью менее 0.850 г/см³;
• тяжелые с плотностью более 0.850 г/см³.

Легкие нефти характеризуются высоким газосодержанием, тяжелые — низким.

Плотность сепарированной нефти в зависимости  от температуры рассчитывают с учётом коэффициента термического расширения нефти:

Ρ_н(t)= p_н/(1+α_н*(t - 20),                               (1.1)

где ρ_н, ρ_н(t) - плотность сепарированной нефти при 20°С и при текущей температуре t соответственно, кг/м³; α_н — коэффициент термического расширения нефти:

α_н =10^-3 *(2.638*(1.169-р_н*10^-3)),

если 780 =< p_н =< 860 кг/м³                                         (1.2)

α_н=10^-3*(1.975*(1.272-p_н*10^-3)),

если 860 < p_н =< 960 кг/м³                                                     (1.3)

Увеличение  давления уменьшает объём нефти, растворение в ней газа увеличивает  его. Эти два процесса учитывают введением двух различных коэффициентов: сжимаемости нефти и её «набухания».

Объем нефти при  растворении в ней газа при  постоянных температуре и давлении до газонасыщенности Г₀:

V_нг=V1_н*(1+λ_нг*Г_о),                                                                    (1.4)

где V1_н — объем сепарированной нефти при постоянных давлении и температуре, м³ ; Г₀ — отношение объёма газа, растворяемого в нефти, к ее объему, приведенное к стандартным условиям; λ_нг  — коэффициент изменения объёма нефти из-за изменения насыщенности газом:

λ_нг = 10 ^-3*(4.3 + 0.858*р_г + 5.2*(1-1.5 * Г₀ * 10^-3)*Г₀ * 10^-3-3.54ρ_н*10^-3),            (1.5)

где ρ_н, ρ_г — плотности нефти и газа, растворяемого в нефти 20°С и 0.1МПа, кг/м³. Коэффициент  λ_нг равен отношению:

λ_нг =ρ_г / ρ_гк,                                                           (1.6)

где ρ_гк  — кажущаяся плотность газа, растворённого в нефти, кг/м³.

При этом объем нефти с растворенным в ней газом при постоянных давлении и температуре:

V_нг= m_н/ ρ_1н + m_г/ρ_гк,                                (1.7)

где m_н, m_г — массы сепарированной нефти и газа, растворенного в ней, соответственно, кг; ρ_1н — плотность сепарированной нефти при текущих давлении и температуре, кг/м³.

Объёмный коэффициент  нефти:

b = 1+λ_нг*Г_о + α*(t-20)-6.5*10^-4*Р,                                    (1.8)

где Р — давление в системе, МПа;  t — температура °С

Для нефтей в пластовых  условиях объёмный коэффициент:

b=1+3*10^-3*Г_o                            (1.9)

Плотность нефти  с растворённым в ней газом:

ρ_нг=1/b*(ρ_н + ρ_г*Г₀).                                         (1.10)

Влияние температуры  на давление насыщения нефти газом:

p_st = p_st0 + (t - t_o)/(9.157 - f_ш),                            (1.11)

где p_st, p_st0  - давления насыщения при температурах t и t_o соответственно, МПа;

f_ш=0.7532*ρ_н/(Г₀*(N_CH4-0.8*N_A)),                             (1.12)

где N_CH4, N_A - молярные доли метана и азота, соответственно, в газе однократного разгазирования нефти при 20°С до атмосферного давления.

Молярная масса

Молярная  масса сепарированной нефти (кг/кмоль) в результате ее однократного разгазирования при 20°С до атмосферного:

М_н=0.2 * ρ_н * μ_н ^0.11,                        (1.13)

где μ_н — вязкость сепарированной нефти при стандартных условиях, мПа·с.

Или по формуле  Крего: 

М_н=44.29* ρ_1н /(1.03- ρ_1н),                                         (1.14)

где ρ_1н — отношение плотности сепарированной нефти при 15.5°С к плотности воды при той же температуре.

При отсутствии данных по молярной массе сепарированной нефти и ee вязкости, а также по плотности газонасыщенной нефти, молярную массу пластовой нефти можно определить по формуле:

М_нг = 44.3*(ρ_н+ρ_г*Г_о) / (1030 - ρ_н  + 1.845*Г_о)                                   (1.15)

Вязкость

Вязкость пластовой нефти , определяющая степень ее подвижности в пластовых условиях, также существенно меньше вязкости ее в поверхностных условиях.

Это обусловлено повышенными газосодержанием и пластовой температурой. Давление оказывает небольшое влияние на изменение вязкости нефти в области выше давления насыщения. В пластовых условиях вязкость нефти может быть в десятки раз меньше вязкости дегазированной нефти. Вязкость зависит также от плотности нефти: легкие нефти менее вязкие, чем тяжелые. Вязкость нефти измеряется в мПа×с.

По величине вязкости различают нефти:

• незначительной вязкостью — мПа×с;
• маловязкие — мПа × с;
• с повышенной вязкостью — 25 мПа×с;
• высоковязкие — мПа×с.

Вязкость нефти — очень  важный параметр, от которого существенно  зависят эффективность процесса разработки и конечный коэффициент извлечения нефти. Соотношение вязкостей нефти и воды — показатель, характеризующий темпы обводнения скважин. Чем выше это соотношение, тем хуже условия извлечения нефти из залежи с применением различных видов заводнения.

Различают динамическую и  кинематическую вязкость. Динамическую вязкость определяют на основе обработки кривых течения сред. Кинематическую вязкость – отношение динамической вязкости жидкости(газа) к ее(его) плотности.

Связь между вязкостью сепарированной нефти и температурой описывается уравнением Вальтера:

lg(μ_н + 0.8) = al - a2*lg(l + t/273),                  (1.16)

где μ_н — относительная кинематическая вязкость сепарированной нефти при температуре t, численно совпадающей с кинематической вязкостью нефти, выраженной в квадратных миллиметрах на секунду; al, а2 — эмпирические коэффициенты, зависящие от состава нефти.