Предупреждение гидратообразования в системах сбора и промысловой подготовки скважинной продукции на примере Ямбургского месторождения
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
сть прогнозирования мест образования и интенсивности возникновения гидратов в системах добычи, подготовки и транспорта газа, а это обусловлено влагосодержанием природного газа и его изменением при различных термодинамических условиях.
Общие представления об условиях образования гидратов можно получить из фазовой диаграммы гетерогенного равновесия, построенной для системы М-Н20 и представленной на рис. 4.1.
Рис. 4.1 - Диаграмма фазового состояния гидратов при избытке гидратообразователя: 1 - упругость паров гидратообразователя, насыщенного парами воды; 2 - равновесные условия образования гидратов в системе газообразный гидратообразователь - Н20; 3 - то же, в системе газообразный гидратообразователь - лёд или газообразный гидратообразователь - переохлаждённая вода; 4 - понижение температуры замерзания воды в результате растворения в ней гидратообразователя; 5 - зависимость критической температуры разложения гидратов от давления. Области, ограниченные линиями состояния системы:I - Mг + Н2О; II - Mж + Н2О; III -Мж
В точке С одновременно существуют четыре фазы (I, II,III,IV): газообразный гидратообразователь, жидкий раствор гидратообразователя в воде, раствор воды в гидратообразователе и гидрат. В точке пересечения кривых 1 и 2, соответствующей инвариантной системе, невозможно изменить температуру, давление или состав системы без того, чтобы не иiезла одна из фаз. При температурах свыше соответствующего значения в точке С существование гидрата невозможно, как бы не велико было значение давления. В этой связи точка С рассматривается как критическая точка образования гидратов. В точке пересечения кривых 2 и 3 (точка В) существует вторая инвариантная точка, в которой существуют газообразный гидратообразователь, жидкий раствор гидратообразователя в воде, гидрат и лёд.
Для метана и азота линия упругости паров заканчивается в критической точке газа до пересечения с линией гидратообразования, поэтому эти газы не имеют верхней критической точки гидратообразования.
При добыче газа гидраты могут образовываться в стволах скважин, промысловых коммуникациях и магистральных газопроводах. Отлагаясь на стенках труб, гидраты резко уменьшают их пропускную способность. Для борьбы с гидратообразованием на газовых промыслах вводят в скважины и трубопроводы различные ингибиторы (метиловый спирт, гликоли, 30%-ный раствор CaCl2), а также поддерживают температуру потока газа выше температуры гидратообразования с помощью подогревателей, теплоизоляцией трубопроводов и подбором режима эксплуатации, обеспечивающего максимальную температуру газового потока (подробнее об этом будет рассмотрено позже). Для предупреждения гидратообразования в магистральных газопроводах наиболее эффективна газоосушка. Гидратообразование используется для опреснения морской воды. Запатентован также ряд способов хранения природных и инертных (Ar, Kr, Xe) газов в виде гидратов. В 1970 советскими учёными доказана принципиальная возможность существования в районах распространения многолетней мерзлоты месторождений природного газа в виде гидратов. Создание эффективных методов поисков и эксплуатации таких месторождений позволит значительно увеличить газовые ресурсы. Для изучения газовых гидратов используются различные установки.
4.2 Условия существования гидрата
Характеризуются давлением и температурой в газопроводе или аппарате и определяются непосредственными измерениями. Для получения наиболее достоверной информации о гидратной пробке особенно при значительной ее протяженности (до 100 и более) рекомендуется давление и температуру гидрата измерить в нескольких местах. Средние зни отсутствии возможности измерения температуры гидрата она может быть получена раiетным путем. В этом случае рекомендуется пользоваться методом Пономарева для данного состава газа, транспортируемого по газопроводу. Температура гидрата принимается равной температуре наружной стенки газопровода или аппарата, а давление равным давлению на ближайшем от гидратной пробки манометре.
Определение основных параметров гидратообразования природных газов можно осуществлять по графическим зависимостям, представленным на рисунке 4.2 с учетом относительной плотности газа.
Методика определения условий гидратообразования по равновесным кривым сводится к следующему. По известному составу природного газа, первоначально вычисляют среднюю молекулярную массу смеси Мсм, а затем вычисляют плотность смеси газа rсм по формуле:
. (4.1)
Для определения равновесных параметров гидратообразования графическим методом необходимо определить значения относительной плотности газа по формуле
, (4.2)
гдеrсм и rв - плотности смеси газов и воздуха при стандартных условиях, кг/м3.
Зависимость равновесных параметров гидратообразования природных газов от относительной плотности
Если заданы значения давления и температуры, то по известной плотности смеси rсм вычисляют значения плотности r для заданных условий
, (4.3)
В соответствии с вычисленной относительной плотностью газа, заданными значениями давления по графикам определяют температуру гидратообразования.
Определение равновесной температуры гидратообразования аналитическим (раiетным) методом осуществляют по уравнению:
Тр=а(1+lgР)b, (4.4)
где коэффицие