РД 153-39.0-107-01

Министерство энергетики Российской Федерации

Открытое акционерное общество «Всероссийский научно-исследовательский институт организации, управления и экономики нефтегазовой промышленности»

(ОАО «ВНИИОЭНГ»)

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

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

РД 153-39.0-107-01

Дата введения 2002-03-01

Предисловие

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

Авторы разработки: Анастасьев М.Н., к.т.н.

Петросянц В.О., к.т.н.

Тищенко А.С., к.т.н. (руководитель)

Эпштейн Г.З., к.х.н.

ВНЕСЕН Департаментом нефтяной промышленности Министерства энергетики Российской Федерации

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Минэнерго России от 01 февраля 2002 г. № 26

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

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

, т/т,                                                  (1)

где Hkiv - 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;

θkiv - 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;

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

ηv - 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:

, кДж/т, (2)

где θkiv - 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;

Ekiv э1, Ekiv э2 - энтальпия эмульсии при среднегодовой температуре до и после v-го нагревателя i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, кДж/кг;

bkiv - 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;

Ekiv в1, Ekiv в2 - энтальпия воды при среднегодовой температуре до и после v-го нагревателя i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, кДж/кг.

3.1.2 Среднегодовая температура вычисляется по правилу аддитивности, как средневзвешенная:

, К,                                                      (3)

где Тср - среднегодовая температура измеряемой среды, К;

Tkivj - температура жидкости (эмульсии, нефти, воды) в j-й промежуток времени в v-м нагревателе i-го цеха k-го предприятия акционерного общества, К;

Qkivj - 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-х промежутков времени.

3.1.3 Массу нефти или воды, поступающих 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:

, т/год,                                        (4)

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

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

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

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

, т/год,                                             (5)

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

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

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

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

, кг/м3,                                            (6)

где ρн t - 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;

= 0,99902 т/м3.

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

, кДж/кг                                          (8)

где Ев - энтальпия воды, кДж/кг;

tв - температура воды, °С;

СР - 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

, т/т,                                                  (9)

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

Hkiv - 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;

Qэ kiv - 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-х 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

, т/год,                                                   (10)

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

Qэ ki - 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-х цехов 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

, т/т,                                                  (11)

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

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

Qэ ki - 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 цехов 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

, т/год,                                                    (12)

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

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

n - количество i-х цехов 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 1т эмульсии (нефти, воды), вычисляется по формуле

, т/т,                                                   (13)

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

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

Qэk - 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

т/год,                                                   (14)

где Qki - расход подготовленной нефти в качестве топлива на нагрев при сборе и подготовке нефти в i-м цехе k-го предприятия акционерного общества за год, т/год;

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

Qэ ki - 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 за год вычисляется по формуле

, т/год,                                                   (15)

где Qk - расход подготовленной нефти в качестве топлива на нагрев при сборе и подготовке нефти для k-го предприятия акционерного общества за год, т/год;

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

Qэ k - 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 за год вычисляется по формуле

, т/год,                                                     (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;

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

Qk - расход подготовленной нефти в качестве топлива на нагрев при сборе и подготовке нефти для k-го предприятия акционерного общества за год, т/год;

Gk - 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 ГС

Таблица А2 - Плотность воды при разных температурах

где t - температура, ρ -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.

Содержание

1 Область применения

2 Определения

3 Порядок разработки