Русская версия English version

Моделирование нестационарных процессов истечения углеводородных смесей

Н.Н. Елин, В.Б. Бубнов, Н.А. Мухин, Б.В. Жуков

Вестник ИГЭУ, 2017 г. выпуск 6, сс. 46—52

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса: Истечение сжиженного углеводородного газа (СУГ) из емкости представляет собой сложный нестационарный процесс, в котором изменяются давление, фазовое состояние углеводородной смеси, компонентные составы жидкой и газовой фаз и их физические свойства. Это приводит к изменению расхода топлива, подаваемого в газопровод, его свойств и, следовательно, теплотворной способности. Использование результатов математического моделирования данного процесса может повысить качество прогнозирования последствий аварийных истечений за счет учета динамики его расходных и физических параметров. Однако построение достоверных методов расчета на основе традиционных моделей, использующих осредненные величины параметров углеводородных смесей, невозможно. В связи с этим необходима разработка методов, учитывающих эти изменения. 

Материалы и методы: Для описания процессов истечения использованы методы гидродинамики газожидкостных смесей. Расчет фазового состояния и физических параметров жидкой и газовой фазы углеводородной смеси проведен с использованием кубического уравнения состояния и эмпирических зависимостей.

Результаты: Построена математическая модель нестационарного процесса опорожнения емкости, содержащей смесь углеводородных компонентов, с учетом изменений давления в емкости, концентраций жидкой и газовой фаз, их компонентного состава, плотностей, теплоемкостей, показателя адиабаты, критического отношения давлений и массовой скорости истечения. Выполнена компьютерная реализация построенной модели и проведены вычислительные эксперименты. Показано влияние учета компонентного состава углеводородной смеси, изменения ее свойств в процессе истечения на основные характеристики процесса.

Выводы: Предлагаемая математическая модель и ее компьютерная реализация позволяют прогнозировать динамику расхода истечения и физических свойств топлива в процессе опорожнения емкости, содержащей смесь углеводородных компонентов. Увеличение точности расчетов достигается за счет учета компонентного состава смеси. Методика позволяет рассчитывать массу и компонентный состав жидкого неиспаряемого остатка в емкости. Рекомендуется к использованию для прогнозирования последствий аварийных истечений сжиженных углеводородных газов.

Список литературы на русском языке: 

1.    Лурье М.В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. – М.: Изд. Центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2012. – 456 с.

2.    Лурье М.В. Экспертиза утечек газа из резервуаров с высоким давлением // Территория нефтегаз. – 2014. – № 4. – С. 52–57.

3.    Елин Н.Н., Крюков С.В., Корюкина Т.В. Моделирование аварийных режимов участков газопровода с учетом свойств реального газа // Вестник ИГЭУ. – 2017. – Вып. 1. – С. 62–68. doi: 10.17588/2072-2672.2017.1.062-068.

4.    Brill J.P., Mukherjee H. Multiphase flow in wells. Henry L. Doherty Fund of AIME Society of Petroleum Engineers Inc. Richardson. – Texas, 1999. – 157 p.

5.    Николаев Е.А., Харламов С.Н. Исследование сепарационных процессов углеводородных многокомпонентных систем в режимах функционирования оборудования предварительной подготовки нефти // Известия Томского политехнического университета. – 2016. – Т. 327, № 7. – С. 84–99.

6.    Sachdeva R. Two-phase trough chokes // Paper SPE 15651, presented at the 1986 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans,
5–8 October.

7.    Ashford F.E., Pierce P.E. Determining multiphase pressure drop and flow capacities in downhole safety valves // JPT. – September, 1975. – Р. 1145.

8.    Peng D., Robinson D.B. Two and three phase equilibrium calculations for systems containing water // Can. J. Chem. Eng. – 1976. – V. 54. – P. 595.

9.    Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: справочное пособие. – Л.: Химия, 1982. – 592 с.

10. Программный комплекс OISPipe для мониторинга и оптимизации систем сбора газа месторождений различных типов / Н.Н. Елин, А.В. Бардин, Д.В. Загинайко, А.П. Попов // Нефтяное хозяйство. – 2008. – № 5. – С. 65–69.

Ключевые слова на русском языке: 
углеводородная смесь, процесс истечения, фазовое состояние, компонентный состав, массовая скорость, физические свойства
Ключевые слова на английском языке: 
hydrocarbon mixture, flow process, phase state, composition, mass velocity, physical properties.
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2017.6.046-052
Количество скачиваний: 
36