РД 153-390-107-01

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

5.2 МЕТОДИКА РАСЧЕТА НОРМ РАСХОДА НЕФТИ
В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА ПРИ СБОРЕ
И ПОДГОТОВКЕ НЕФТИ

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт организации, управления и экономики нефтегазовой промышленности» (Отдел ресурсосбережения и нормирования расхода топливно-энергетических ресурсов)

ВНЕСЕН Департаментом нефтяной промышленности Министерства энергетики Российской Федерации

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Минэнерго России от ... № ...

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

СОДЕРЖАНИЕ

МЕТОДИКА РАСЧЕТА НОРМ РАСХОДА НЕФТИ
В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА ПРИ СБОРЕ
И ПОДГОТОВКЕ НЕФТИ

1 Область применения

Настоящий документ распространяется на работы по сбору и подготовке нефти, позволяет провести расчеты норм потребности и расходов нефти в качестве топлива при выполнении операций по обогреву устья скважин и нагреву водонефтяной эмульсии в процессе ее подготовки, является обязательным для организаций и предприятий топливно-энергетического комплекса независимо от форм собственности.

2 Определения

В настоящем документе применены следующие определения:

2.1 Расход подготовленной нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти - количество подготовленной нефти, используемой в качестве топлива в нагревательных аппаратах установок подготовки нефти или путевых подогревателях.

2.2 Норматив расхода подготовленной нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти - часть годовой добычи нефти, выраженная в %, расходуемая в качестве топлива в процессах сбора и подготовки нефти.

2.3 Нагреватели - устьевые и путевые подогреватели нефти, печи блочные, подогреватели трубопроводов, нефтяные нагреватели установок подготовки нефти, нагреватели нефти блочные, печи трубчатые блочные.

3 Порядок разработки

Нефть в качестве топлива может применяться для сбора (обогрева устья скважин, сборных коллекторов, установок замера добываемой жидкости и газа) и подготовки нефти, только в случае, если использование для этих целей природного или нефтяного газа экономически не оправдано или технически не осуществимо.

Исходными данными для расчета расхода подготовленной нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти являются:

- первичная техническая и технологическая документация;

- технологические регламенты и инструкции;

- характеристики оборудования (типы нагревателей, их теплопроизводительность, используемое топливо, коэффициент полезного действия, часовой расход топлива);

- план добычи и подготовки нефти;

- обводненность эмульсии (жидкости) в системе сбора, поступающей на нагрев;

- температура эмульсии (жидкости) в системе сбора до и после нагрева;

- характеристика нефти (плотность), поступающей на нагрев;

- масса нефти, проходящей через каждый нагреватель в течение года.

В расчетах принято несколько допущений:

- не учитывается расход тепла на испарение нефти в нагревателях;

- не учитывается расход тепла на нагрев солей и мехпримесей, содержащихся в эмульсии.

3.1 Индивидуальная норма расхода нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти - расход нефти на нагрев 1 т жидкости (эмульсии, нефти или воды) для v-го нагревателя установки подготовки нефти или путевого подогрева в i-м цехе k-го предприятия акционерного общества вычисляется по формуле

                                                (1)

где  - индивидуальная норма расхода нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти на v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, т/т;

 - количество тепла, которое необходимо передать 1 т жидкости (эмульсии, нефти или воде) на v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, кДж/т;

 - низшая теплотворная способность сжигаемой нефти (данные по исследованию свойств добываемой нефти или [2] в v-m нагревателе i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, кДж/кг;

 - коэффициент полезного действия (паспортные данные или результаты технического освидетельствования) v-го нагревателя i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, доля.

Для расчета индивидуальной нормы расхода нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти вычисляется:

3.1.1 Количество тепла, передаваемое v-м нагревателем i-го цеха k-го предприятия акционерного общества 1 т нагреваемой жидкости:

               (2)

где  - количество тепла, которое необходимо передать 1 т жидкости (эмульсии, нефти или воде) на v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, кДж/т;

 - энтальпия эмульсии при среднегодовой температуре до и после v-го нагревателя i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, кДж/кг;

 - обводненность эмульсии (нефти), поступающей на v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества доля (массовая);

 - энтальпия нефти при среднегодовой температуре до и после v-го нагревателя i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, кДж/кг;

 - энтальпия воды при среднегодовой температуре до и после v-го нагревателя i-го цеха k-го предприятия акционерного общества.

3.1.2 Среднегодовая температура вычисляется по правилу аддитивности, как средневзвешенная:

                                                  (3)

где  - среднегодовая температура измеряемой среды, К;

 - температура измеряемой среды в j-й момент времени, К;

 - масса жидкости (эмульсии, нефти, воды), поступающей на нагрев в j-й промежуток времени на v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, т;

m - количество j-x отрезков времени.

3.1.3 Массу нефти или воды, поступающую на нагрев в v-й нагреватель, если отсутствуют данные по замерам, вычисляют, используя объем жидкости, поступающей на подогрев, ее обводненность, плотности нефти и воды при среднегодовой температуре перед v-м нагревателем i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, по формулам:

                             (4)

где  - масса нефти, поступающей на нагрев в v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, т;

 - объем эмульсии, поступающей на нагрев в v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, м³/год;

 - плотность нефти, поступающей в v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, при температуре t °C, т/м³;

 - обводненность (объемная доля воды) эмульсии, поступающей в v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, доля.

                                      (5)

где  - масса воды, поступающей на нагрев в v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, т;

 - объем эмульсии, поступающей на нагрев в v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, м³/год;

 - плотность воды, поступающей в v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, при температуре t °C, т/м³;

 - обводненность (объемная доля воды) эмульсии, поступающей в v-й нагреватель i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, доля.

                                            (6)

где  - плотность нефти при температуре t, т/м³;

 - плотность нефти при стандартных условиях, т/м³;

а - температурная поправка для расчета плотности нефти.

Значения поправки «а» приведены в табл. 1.

Значения плотности воды при разных температурах приведены в табл. 2.

Табулированные значения энтальпии нефти приведены в табл. 3.

3.1.4 Для нахождения энтальпии нефти необходимо пересчитать плотность нефти:

                                                 (7)

где  - относительная плотность нефти при температуре 15,6 °С;

 - плотность нефти при стандартных условиях, т/м³;

а - температурная поправка для расчета плотности нефти;

 - плотность воды при температуре 15,6 °С, т/м³;

3.1.5 Энтальпия воды при различных температурах вычисляется с помощью данных табл. 4 по формуле

                                     (8)

где  - энтальпия воды, кДж/кг;

 - температура воды, °С;

 - удельная теплоемкость воды, кДж/кг · К.

3.1.6 Свойства водяного пара представлены в табл. 5 [1].

3.1.7 С помощью вышеизложенной методики рассчитываются нормы и расходы нефти для подогрева воды (доля нефти = 0), подогрева чистой нефти (доля воды = 0), а также нормы и расходы нефти для производства пара (доля нефти = 0), энтальпия нагрева и испарения воды берется для пара.

3.2 Норма расхода подготовленной нефти в качестве топлива для нагревателей установок подготовки нефти или путевых подогревателей i-го цеха k-го предприятия акционерного общества - средневзвешенное количество нефти, расходуемой в качестве топлива в нагревателях установок подготовки нефти или путевого подогрева i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, для подогрева 1 т жидкости (эмульсии, нефти, воды) вычисляется по формуле

                                                (9)

где  - норма расхода нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти по i-му цеху k-го предприятия акционерного общества, т/т;

 - индивидуальная норма расхода нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти на v-м нагревателе i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, т/т;

 - масса эмульсии (нефти, воды), поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в v-й нагреватель нефти i-го цеха k-го предприятия акционерного общества за год, т/год;

f - количество v-x нагревателей в i-м цехе k-го предприятия акционерного общества.

3.3 Масса эмульсии, поступающей на нагреватели нефти (подготовка нефти и путевой подогрев) в цехах k-го предприятия акционерного общества, вычисляется по формуле

                                                     (10)

где  - масса эмульсии, поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в нагреватели k-го предприятия акционерного общества за год, т/год;

 - масса эмульсии, поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в нагреватели i-го цеха k-го предприятия акционерного общества за год, т/год;

n - количество i-x площадей k-го предприятия акционерного общества.

3.4 Норма расхода нефти в качестве топлива для установок подготовки нефти или путевого подогрева k-го предприятия акционерного общества - средневзвешенное количество подготовленной нефти, используемой в качестве топлива в нагревателях установок подготовки нефти или путевого подогрева k-го предприятия акционерного общества для подогрева 1 т эмульсии (нефти, воды), вычисляется по формуле

                                                   (11)

где  - норма использования нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти по k-му предприятию акционерного общества, т/т;

 - норма использования нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти по i-му цеху k-го предприятия акционерного общества, т/т;

 - масса эмульсии, поступающая на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в установки нагрева i-го цеха k-го предприятия акционерного общества за год, т/год;

n - количество i-x площадей k-го предприятия акционерного общества.

3.5 Масса эмульсии, поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в цехах акционерного общества, за год, вычисляется по формуле

                                                   (12)

где  - масса эмульсии, поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в нагреватели по акционерному обществу за год, т/год;

 - масса эмульсии, поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в нагреватели k-го предприятия акционерного общества за год, т/год;

n - количество i-x площадей k-го предприятия акционерного общества.

3.6 Норма расхода подготовленной нефти в качестве топлива для установок подготовки нефти или путевого подогрева акционерного общества - средневзвешенное количество нефти, расходуемой в качестве топлива в нагревателях установок подготовки нефти или путевого подогрева акционерного общества для подогрева 1 т эмульсии (нефти, воды), вычисляется по формуле

                                                      (13)

где Н - норма расхода нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти по акционерному обществу, т/т;

 - норма расхода нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти по k-му предприятию акционерного общества, т/т;

 - масса эмульсии, поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в нагреватели k-го предприятия акционерного общества за год, т/год;

е - количество k-х предприятий акционерного общества.

3.7 Расход подготовленной нефти в качестве топлива на нагрев при сборе и подготовке нефти в i-м цехе k-го предприятия акционерного общества за год вычисляется по формуле

                                                   (14)

где  - масса эмульсии, поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в нагреватели k-го предприятия акционерного общества за год, т/год;

 - норма расхода нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти по i-му цеху k-го предприятия акционерного общества, т/т;

 - масса эмульсии, поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в нагреватели i-го цеха k-го предприятия акционерного общества за год, т/год.

3.8 Расход подготовленной нефти в качестве топлива на нагрев при сборе и подготовке нефти для k-го предприятия акционерного общества вычисляется по формуле

                                                     (15)

где  - масса эмульсии, поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в нагреватели k-го предприятия акционерного общества за год, т/год;

 - норма расхода нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти по k-му предприятию акционерного общества, т/т;

 - масса эмульсии, поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в нагреватели k-го предприятия акционерного общества за год, т/год.

3.9 Расход подготовленной нефти в качестве топлива на нагрев при сборе и подготовке нефти в акционерном обществе вычисляется по формуле

                                                           (16)

где Q - расход подготовленной нефти на нагрев при сборе и подготовке нефти по акционерному обществу за год, т/год;

Н - норма расхода нефти в качестве топлива при сборе и подготовке нефти по акционерному обществу, т/т;

 - масса эмульсии, поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в нагреватели по акционерному обществу за год, т/год.

3.10 Норматив расхода подготовленной нефти на нагрев при сборе и подготовке нефти k-го предприятия акционерного общества - отношение массы нефти, расходуемой в качестве топлива на подготовку нефти и путевой подогрев в k-м предприятии, к массе годовой добычи нефти k-м предприятием вычисляется по формуле

                                                            (17)

где  - норматив расхода подготовленной нефти на сбор и подготовку нефти k-го предприятия акционерного общества, % от добычи нефти за год;

 - масса эмульсии, поступающей на подогрев (подготовка нефти и путевой подогрев) в нагреватели k-го предприятия акционерного общества за год, т/год;

 - годовая добыча нефти k-м предприятием акционерного общества, т/год.

3.11 Норматив расхода подготовленной нефти на нагрев при сборе и подготовке нефти по акционерному обществу - отношение массы нефти, расходуемой в качестве топлива на подготовку нефти и путевой подогрев в акционерном обществе, к массе годовой добычи нефти вычисляется по формуле

                                                                (18)

где N - норматив расхода подготовленной нефти на сбор и подготовку нефти по акционерному обществу, % от годовой добычи нефти;

Q - расход подготовленной нефти на нагрев при сборе и подготовке нефти по акционерному обществу, за год, т/год;

G - годовая добыча нефти акционерным обществом, т/год.

 

Приложение А
(справочное)

Таблица А1 - Температурные поправки к значениям плотности нефтепродуктов на 1 °С

Таблица А2 - Плотность воды при разных температурах

где t - температура, y - плотность.

Таблица A3 - Энтальпия нефтяных жидкостей, кДж/кг

Таблица А4 - Удельная теплоемкость воды (до ломаной жирной линии) и водяных паров (ниже ломаной жирной линии), кДж/(кг · К)

Таблица А5 - Энтальпия перегретого водяного пара, кДж/кг

 

Приложение Б
(информационное)

Библиография

[1] Вукалович М.П. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. Энергия, 1965 г.

[2] Варгафтик Н.Б. Справочник по физическим свойствам газов и жидкостей. Наука, 1972.

 

 

Ключевые слова: норма, норматив, подготовка нефти, подготовленная нефть, топливо.