Application of the mir pia software for computer modeling of oil separation systems

Abstract


The problem of carrying out technological calculations for oil separation systems in oil fields is considered. The use of the MiRPiA software for mathematical modeling of oil separation systems is proposed. Comparison of the calculation accuracy of the Mir PiA software with the software products Aspen Technologies HYSYS and Invensys Process Systems PRO/II is made. The correspondence of the obtained calculations to the experimental data of single degassing of oils with various gas factors is revealed.

Full Text

Системы сепарации нефти представляют собой совокупность последовательно и параллельно соединенных газожидкостных сепараторов, давление и температура в которых непрерывно изменяются, что сопровождается фазовыми превращениями: разгазированием нефти, кристаллизацией парафинов, выпадением солей в сложных гидродинамических условиях и т.д. [1]. Технологические расчеты систем сепарации нефти отличаются нелинейностью и часто итерационностью. В силу этого широко используют различные программныепродукты, позволяющие существенно сократить сроки проектирования, повысить прибыльностьэксплуатации установок, улучшить качество получаемых продуктов, которые должны обладать высокой точностью описания параметров технологических процессов ипозволять без значительных материальных и временных затрат производить исследования этих процессов. К настоящему времени лидирующие позиции на рынке программных продуктов занимают продукты таких компаний,как InvensysProcessSystems (PRO/II), AspenTechnologies (HYSYS), а также ряд других зарубежных и отечественных продуктов (CHEMCAD, GIBBS и др.). Одной из новых российских систем, моделирующих технологические процессы подготовки нефти, нефтехимии и нефтепереработки, является программная платформа «МиРПиА» [2]. Платформа «МиРПиА» создана на базе общепринятых методов математического моделирования оборудования и технологических установок и включает следующие модули: - расчета теплофизических свойств индивидуальных компонентов, углеводородных фракций и их смесей; - расчета фазовых равновесий многокомпонентных систем при различных условиях; - моделирования различных тепломассообменных и гидромеханических аппаратов; - объединения совокупности аппаратов в комплексную модель технологической установки для прогнозирования параметров работы оборудования и свойств технологических потоков; - обработки результатов моделирования и генерации отчетов. Сравнение точности расчетов с использованием программного продукта «МиРПиА» с результатами, полученными программными продуктами HYSYS и PRO/II [3], показало, «МиРПиА» обладает достаточной точностью расчетов. В качестве примера в табл. 1 приведены результаты расчета ДНП и состава пара в равновесной системе «бензол - толуол» (50 % мол. / 50 % мол.) при температуре 30 ºС. Таблица 1 Результаты расчета давления и состава пара в равновесной системе «бензол - толуол» (50%мол. /50%мол.)при температуре 30 ºС Параметр Значения Аналитический расчет HYSYS PRO/II «МиРПиА» Температура, °С 30 30 30 30 ДНП, кгс/см2 0,100 0,110 0,106 0,112 Состав пара Бензол, %мол. 76,4 75,9 76,4 76,9 Толуол, %мол. 23,6 24,1 23,6 23,1 Сравнение результатов моделирования однократного разгазирования нефти различных месторождений и экспериментальных данных [4, 5] приведено на рис. 1, 2 и в табл. 2. Моделирование проводилось в следующем порядке: - для каждой нефти вкачествеисходных данных задавались состав, температура и давление в пласте, соответствующие результатам экспериментов [4, 5]; - нефть приводилась к параметрам однократногоразгазирования (атмосферное давление и температура 20 ºС); - для указанных значений температуры и давления определялисьрасход и состав паровой и жидкойфазспомощью уравнения состояния Пенга -Робинсона газожидкостного равновесия. С учетом небольшого расхождения между расчетными параметрами и результатами экспериментоввозможноиспользование программного продукта «МиРПиА» при математическом моделировании систем сепарации нефти (рис. 3). Рис.1.Отклонения по количеству компонентов в газовом потоке при однократнойсепарации нефтей различных месторождений Рис. 2.Отклонения по количеству компонентов в потоке разгазированной нефти при однократнойсепарациинефтей различных месторождений Рис. 3.Пример математической модели системы сепарации нефти Таблица 2 Сравнение экспериментальных данных и результатов моделирования при однократной сепарации нефтей некоторых месторождений Компонент Месторождение Кулешовское Марковское Газ Нефть Газ Нефть Э* Р* Э Р Э Р Э Р Сероводород 0,35 0,45 0,00 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 Углекислый газ 0,91 0,78 0,00 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 Азот 9,77 8,62 0,00 0,02 0,77 0,73 0,00 0,00 Метан 24,56 21,58 0,00 0,12 68,30 65,22 0,00 0,37 Этан 21,41 19,48 1,05 0,67 16,51 15,91 0,37 0,55 Пропан 23,67 24,26 5,42 3,12 7,44 7,55 1,42 0,98 Изобутан 3,69 4,22 2,01 1,39 1,56 1,70 0,83 0,56 Бутан 9,01 11,22 7,29 5,28 2,74 3,31 2,69 1,56 Изопентан 2,59 3,18 4,34 3,99 0,96 1,35 2,44 1,71 Пентан 2,31 3,21 5,86 5,42 0,91 1,58 3,96 2,69 Циклопентан 0,02 0,11 0,29 0,26 0,00 0,11 0,49 0,27 2-Метилпентан 0,60 0,74 2,89 2,99 0,31 0,58 2,79 2,38 3-Метилпентан 0,34 0,42 1,82 1,90 0,13 0,34 1,86 1,55 Гексан 0,60 0,77 4,22 4,43 0,28 0,65 4,31 3,79 Метилциклопентан 0,17 0,18 0,98 1,05 0,09 0,17 1,18 0,98 2,4-Диметилпентан 0,00 0,01 0,13 0,12 0,00 0,00 0,00 0,00 Циклогексан 0,00 0,14 1,04 1,03 0,00 0,11 0,97 0,80 2-Метилгексан 0,00 0,32 4,09 4,21 0,00 0,31 4,44 4,11 Гептан 0,00 0,18 3,17 3,32 0,00 0,22 4,33 4,22 Метилциклогексан 0,00 0,11 1,81 1,88 0,00 0,13 2,29 2,17 Остаток 0,00 0,00 53,59 58,77 0,00 0,00 65,63 71,31 * Э - экспериментальные данные [4,5]; Р - расчетные параметры, полученные в «МиРПиА».

About the authors

Sergey V Ivanyakov

Samara State Technical University

244, Molodogvardeyskayast., Samara,443100, Russian Federation
Ph.D. (Techn.), Associate Professor

Dmitriy A Kryuchkov

Samara State Technical University

244, Molodogvardeyskayast., Samara,443100, Russian Federation
Ph.D. (Techn.), Associate Professor

References

  1. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды: Учебник для вузов. - М.: Альянс, 2005. - 319 с.
  2. Коныгин С.Б., Крючков Д.А. Моделирование и расчет процессов и аппаратов (МиРПиА). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2015613176.
  3. Ghasem N. Computer Methods in Chemical Engineering// Taylor & Francis Group, LLC. 2012. - 492 p.
  4. Каспарьянц К.С. Проектирование обустройства нефтяных месторождений. - Самара: Самвен, 1994. - 412 с.
  5. Физико-химические свойства и составы нефтей и газов. Руководящие материалы. - Куйбышев: Гипровостокнефть, 1974. - 238с.

Statistics

Views

Abstract - 27

PDF (Russian) - 12

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2018 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies