Энергия нефти и газа

В.В. ТЕТЕЛЬМИН

В.А. ЯЗЕВ

СЕРИЯ
«Нефтегазовая инженерия»

ЭНЕРГИЯ
НЕФТИ И ГАЗА

Äîëãîïðóäíûé

2010

© 2010, Тетельмин В.В., Язев В.А.
© 2010, ООО Издательский Дом
«Интеллект», оригиналмакет

ISBN 9785915590907

Тетельмин В.В., Язев В.А.

Энергия нефти и газа. Учебное пособие / Тетельмин В.В., Язев В.А.
– Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2009. – 352 с.: ил.
(Серия «Нефтегазовая инженерия»).

УДК 547.665.9
Т 37
БК 35.514
Рецензенты:

В книге даются сведения о свойствах нефти, природного газа и вмещающих их осадочных пород. Раскрываются особенности технологии
добычи углеводородов, взаимовлияния добычи и геодинамики земной
коры. Раскрывается энергетическая сущность процесса течения нефти
и газа. Изложены основы технологических процессов, связанных с перекачкой нефти и газа по магистральным трубопроводам. Рассматриваются процессы преобразования энергии нефти и газа в тепловую и
механическую энергию.
Книга адресована студентам факультетов нефтяных специальностей и работникам нефтегазовой отрасли.

БК 35.514
УДК 547.665.9

Т 37

ISBN 9785915590907

Президент Международного университета природы,
общества и человека «Дубна»,
доктор технических наук,
профессор Кузнецов Олег Леонидович

Ректор СанктПетербургского Государственного горного института,
доктор технических наук,
профессор Литвиненко Владимир Степанович

!"#$%&'

()%% *

+,-%)$).-%)$ +

/0$1$+

2% $& $!2% $!*

!"%%%)& $)34)&5",567*

+8%& 09)1+!

:9% %&;%.-)1$:1$-%)1%<$& *!"-%)9% & **

;% <=+

+4%1)'>% <$?'!

!,11&)%% & !

!;-%)%% & !;-%)%% !!@& $1%=

!"#!;)& $1% !%% -%+(1$$1) 1% *'

!;%1%-& **

3-$<& '+%% )% <',)-$'

+@& ?1'

+@1)-09% *

+4-%)%% & & 1) *

+!"1?11)-)& !=

+%% 1)-)& & 1) +

++71)-)1++61-1% +*A<%1& %*"1%%$ *>1$% )% *"10
0 *!#$%&1) %$ =+

-)119%''

+/)9'+

+

!!

!"#$"%&'()* +),##-#..,&-(*&/01 2"&32)45&60678&"901 
:#;&&;$,#&":<4&#,$#&-"#,60=7(*#&&>6090/?+"""&;")#&##@A916090B71 C&#B=1 
!#,$&,&,##,//=6D+E=/6"6A&,996/F"$E"#',"###!E$##
(*##8E##&&&,$# 
()E6060*
&"/00/01$&+$#&(* 8,$",&$,,&# 

+#G#"C#$%=A0?"H:)"++=AAA!,"IC;###";+..&$,
!"-C2#,,$+, 
F&8,$#+# )"'=7+#&$##=0J4$+#
(*,# &(*### )!K+"#+# 
L$"$#,$#+#,$&,,#9% ),,+, L"&&#>+#3/=05/=08",&,+# 
K"+### @K"'+##+,#=0)"$M"+#;&(*$+&>#&,,+#"&)##N$#'&-#"$)&##"$2":+###+##+#=00$8,$#+#;

"$'#%+=0>"35 %#8,;#C,","+&"$#
&.""#"">###&#,$##&#,3;5 
K+#"&!"##$&+# K####"!#/ 
%,KD71
#+#35671;+#&#"#+#,$(*
(&*!&35# +#
"%&&&O&&$)"%;$F#=0O#"=02=AD6=0#"-"&"#&#&;#4&#&"#:&#=0:+#&@#$+$)9B0K'9;/#P+#$)#35+#=7#+# 
F/&>,,",+# +&,$+"&#:,,+,71#&+# )$+#

??1#&D01&+##G#$#&;+# 
#&;"#-671&+#&35$,>#$"F$"#:,,,#'",#'%"#%"'&#
+,!!,,()!!!$)!!*+N)##
#,$#:I$$>;#%#,;&,,+,# ),#&%"'" ++##,,$*#"&#),&#+&"&""-!#)##&# 
-#"""#:#;,"#G,,#=0#"&&,."#,$:G##$,+# 
/##;##3=/5#=6628"J+'0##;8#!'='/0003&='A7005 +""A01+#"0?2&+&C&#="=7=08" ,&#&'670&&=F"$###&F#3=695##36#C5 ,$##",!+#"=0+##&,+#L$+#
=0J#F+"60;90##",$+#"#"$&##+# 

+##+##9;/!+#$# )"35#:"#)"+&&+"$"G"":"+&,$#:# 
+/$,&6BA2&+&#"&1"35"&#"+,
,#&F8&1#35&"### 
,&,&&&@,#,#:#"$#"E# 
+&&"E#:=7:",$#&", C##,$,"#)"$,&,,F$##&/:# %:=00)"=0"#!(2#*##:#=00-:670J",#(F4*,6B0J)#=B-"'='=7 
E,,;=0$+$"""#, 
:""C,&":#$":'9BA=0+OL,67L$=/(3(;:5#&$#&+,G&,#,!)>=0#,#!"=01,G$L=/(9(#&,"+;
,# F,#$,&$,#%,#E##=0!#$,%,$9(,$##Q,":#=0J,###"!35#""G#:9C;?!!!"#$%E+-"C$"&""$K"&#+>&.K=?AD"!+#&#&,C600K)"&&"&",$,::#35$0D1"#&)&,,$,>35
+#)##&&/9=08" 
"&"Q7A&"325"&O"&#&G#$600M#

#B00$#R#,#"$/@#:",$,$&-#
/##"$#+";##O#$$$99"/)&#6D2&+ 
@"'


):+&#=$#%&,:C#:6=0$/=0+&# 
C=:#$/00":/9$:##,,'",,$$
,$,$#:"&$$,#&#!+&$2F$,#&8#":##,'

C/#B"=D-$=0J=00B/"=6 
R##"+&"=/;990R,$##'

M#,&:"$"&&:##",&,"#,L#6(3:5
&"#,"#=0&#,+&(*"&+"',"&"O""&+&"-,#",!,@,(* ,"&#O,#,,&'%($)%*++,# #%":#$,$"&##,$+",$#,+..':"":+>%"$,#,,
(* !#C700!?61C&'"C;::#
$:##=70:#"#$%&'#;#35C,$'#3= =5 
C,$#9000S:35"2#,$2C7?B=0#A9D=$7=0$776JTC#&$:,,$C#TC#$,$#"-,""$C&"#"# 
+C$C;&C:,$7?+J.&$C= = 

!
"
# $
%
&
'
$
(
)
'
'

*
$
'
"
!
!
)
!
'
+
,
'
"
%
!
.
'
!
,
)
%
"
!
"
%
'
"
#
%
#
:$C"#$"$,,$&,$C,"&C+?6135AA1350B1"#$%&'##=",,$M$#D=08"JE67$C$$$&E$$#$!#&#=00G&+$,$$&&#$C&,!#&#U>#'

C&,C,6J!$$,$"@""C(#* 
@"?=0L,,,,"#C#$#9/)#$#"""C###"#C;C,#$(*8$>C=71;B691;=A61 G,,,,#"#,$G"##"',"#$";G###('(*,$,90;A07;=0)###;BJ-&#,""-(2*,,#(,$#*$!"&#;##&,"#, 
)>,$=;61#
,$#=600S: 
4##""3=06005"!"######
##-"#3= 65 

"#$%&'-#35L"A!!!2;&,#"$#$",$:###'VWX;797P
YZX;=7?P[UX;?/P\]X;DAP^_-;7/P`UX;6DP
[X;=0PaX;0DB1 .####T %+"&#,C';/D1 8;6?7P,;B07P";/A7P
;6?AP;670P;=BD;0/71 +&??1#:"#B0
&=1 
",'
P(#,,##353&5 
!,?71
>#!"&35;VW-,4Z-2##,,"$""F;;-,C"!,,(#,##",!3[U[X5##3[U[X5 696J+#C,F,&0-,!F"#,C#&",)L#",,,(2*",,,#99JI,,'
$P$P
$PP;&,"#$%&'-C"$# K,G;&&-#C;:##""2#=7==0K2;
=/6=0;0069=0!000==0#
,,:00AA=0%"#30D=9=05#+#,6J9C29B+"70=9;B;.$#+:-=/=0A036/=05 %B=0=70":",$&,@$6=1$,,$??1 
Q$$,+$&,"",",$#QL""#"=01."!;&"###"+$-,$&,,-.**%%$!+,&'
:",G&;",3==;=715"",'

#%B6;BD1 
M;#&"#2"#!$##
#&#M;##L#,#;&+&,+&35&,,=36364 ,3&&3= 95 
-6# %"#&##3#5 

()*&&+"&3&#3"563&64:,$&&5N/078"J+"&##'6364 6364&&'3444M$,+&,!:b6!:!P5NcDA8"J&##"&:&DA8"J#&"#$%+93949 "&&$#,"#&!#3,$5(* +#,,,$+#:::!,$,# 
)#,$38"J5'
::;99/P:!;/=7P:V;66AP:`;6?6P[X;970 
-#,##:::! 
:,#+,#4,
#),#M##&"":::: K&##"$=/7M,$,$:C'
:-;P:!;@:::: %?BB?1 !&#;=60== 
@##$!"$"()*&&+#$":)8:"MM'+"G",$%;##,$#,$##T::,#&-$#= 6 

!
"
#
#
#
!
$
%
&
&

'
&

'
$
'
(
#
 
+6/70=0AAB=0+'$+2"6=00:9BA00::,:,$"":--:$%:"##,'"600P";A000+&#
$%-+,$,,$:"B7J:60J:),,"#:-C"$&2#2#=BB0=0:$/A1BA7+=D=0:69=0:-##:-!""$$//0:-=60:$+"$'";
600;700#=000,$$#&&+,&*%*-,&*%

G##"#:G"$#35 
%;&#"$"9:::"(*"$&#)"+$3=700;7D05
:':=B#$37D0;/005;==3697;AA5;
76#;6? +#,$,$2##:-+3B015$36015##,",+?01#?1;
$M#":-#:!:`[V"/"!0*.).1
!!0*.$)

+C/7+$,+#/"'@/0/0=9)#4;
##"@dYe,#!='9&66AE#8&-,&,;,#@",G,,$#,$#"#-,,$&'
;7D0;6/B,#-,$'!##!P
;6/B;A7'P
;A7;0'"#
9@#","##&#960+#;+;+#""+!+,&*%*-,&*%

$#+;;,$2#&6/B&#C=70+,,$+###$#
9=0+#90023)#!4%)

+.."&#,#'#("$#&"*#
&+=?00+#")##+=0&=00;"=000;
$"+&#,,$,#:!,&&;##"&CC6A6070"=08#&##&#@%&C&"# 
+$"L601%,@;4+:#4#2+",&"E&$%"./%!0%

"&,>")&,&, C#"#$0=3D0+5 )#$$:,$&,"##,$",&,"FD0+$&#
,#-&"## 
+,&",#"$+&",# 8$,-&$:fgh:,$>&"fghhh#
!"","$"'#;&$),##
,# 

1&%'+#.h.",#&&)+&E')#"#$"$$:#$#..),+#$!E",#ffh&L=?00&0?70=?B7;==6060&60-",$E$#"##:#,##L4#&#0##,9B36B15 +L718..,"!'
iK./%!0%

, E"36 =5 -#,D=0B=60+!"

!
"
!

#
#
"
 
"
!

$
%
&
'
#
"#&,&#""L"j&,&:##$,,$"&-$##"!,&(* F61$""-?B14E""E"==++O?=,--!6=00&#71 -&:M"6$,,$,1&%'!,$""#&+,$",,F,,,,&&:=3++50/7+&&:!G;+&,,-,'""++:,##;##,, T"##;&+"'&&,$&'&&&@&&#&&36 65 
&",$",# M&&&# 
F",$&&+"/01 &&&$)'&&#&#
","""1&%'%!
"
#
$
%
&
'

()
*
+
%
,
#
$
()
*
+
%
,

*
*

*
+
.

/
%

0
1

+
/

*
%

&
(
*
%
,
$
(
*
,
"
*
*
1

*
*
0

*
+
2
/

*
*
/
/

.
%

1

0
+

+
.

%
1
/

%
%
/

%
1
/

*
1
%

&
3

!
#
!
!
#
!
*
+
%
/

*
*
+
/

2
2
2

/
0

/
0

&
!
4
*
*
*
%

*
+
1
%

+
/
/

.

/
*
0

/
*
0

*
+
0
/
*
5
6
0
2
2
%

&
'

7
'

*
*
*
%

*
*
+
%

/
/

*
%

*
*
/

*

#$#$%*%)+%)!!$L2%:%+fg@"$C"1&%'+fhfT"$$8,$##:;&##+::$#&+.ghhh(,$*%%-"(,*
M+=D/=2 I;(",,$#* 
+=D/7GT4#M+=D/A!+=D/BG#
$#)##&+#84ghhhG6D+=B67#K=60/+=B7?)8#K:$,###"#D7,,+"$$,+=BA=$#,$#"# +,$9#+!,k#"7)(*(* 

1&%'%+L#:<4%##(*#>=7?@&###"F%$#/6+=BAA&##,2:+=BAB#,,,":+#"6+#%:#:"'(G##* 
+fhf"#:"$#%#+E"4=B/D+=BA/"%"=?0J@1&%'=BA7:<4&"+E#fhfK#"%G..T)+=?0?&2##!,#E=?0=;
=6!E"K#,%=?=D"D01"#,+..M$#+G"##=?=B;=?60+=?=BI#%=?60#:"I=?60,=/,"+=?66;=?69M=//=97A+=?6?M#-GM;->+=?90"M&"##+&&M##-GM;M.FLI4G %=?9=M6000,L$%"60(* @%,(*)##&F#:&$>1&%'%B0=?90B00=?A0=?=?BA##$"+=?9/$M#,$#$7B-#$'$#"+=?6B:::E==A:=?90"#K"+M##+=?/0:::E9==M##F##-$,6+##""#(#* +,
&:%B01 M",&A01C#:/71 F;#E$(* 
M66,=?/=$G,+/,:::E%=?/6#2#!L"!",1&%'+&",,$!=6##@=D%#4##=9KI,=?/6,""!+#%KE+;#"K',,$(*; 8&#",(#*#&70;A0..:"+#M,$#"##>F"#"=?A0=/D?#:::E"#C#:#K"=?79#;<"=?A0E,$=?AD:"M#"+=?B9:::EA=A1&%'%&#'#!
"
#

$
!
%

$
!
&
'
(
)
)
*

+90$,
:#4",$#d## +=?9B,$'8/D00"d@::4:"+=?9?#:#4$&#>"::#4,97B6718:(#,*&!##&##>,,