Файл: 2 РасчётноТехническая часть 1 Общая характеристика газогидратов.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 98
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2 Расчётно-Техническая часть
2.1 Общая характеристика газогидратов
Гидраты газов представляют собой твердые соединения (клатраты), в которых молекулы газа при определенных давлениях и температурах заполняют структурные пустоты кристаллической решетки, образованной молекулами воды с помощью прочной водородной связи.
Гидраты можно отнести к химическим соединениям, так как они имеют строго определенный состав, но это — соединения молекулярного типа, возникающие за счет вандерваальсовых сил. Химическая связь у гидратов отсутствует, поскольку при их образовании не происходит спаривания валентных электронов и пространственного перераспределения электронной плотности в молекуле.
Гидраты природных газов — продукты физико-химического соединения воды с углеводородами. По внешнему виду — это белая кристаллическая масса, похожая на лед или снег.
По современным представлениям молекулы гидратообразователей в полостях между узлами ассоциированных молекул воды гидратной решетки удерживаются Ван-ер-Ваальсовьмй силами притяжения. Гидраты характеризуются структурами I и II (рис. 2), полости которых частично или полностью заполняются молекулами гидратообразователей, В структуре I 46 молекул воды образуют две малые полости с внутренним диаметром 0,52 нм и шесть больших полостей с внутренним диаметром 0,59 нм, в структуре II 136 молекул воды образуют восемь больших полостей с внутренним диаметром 0,69 нм и шестнадцать малых полостей с внутренним диаметром 0,48 нм.
Состав гидратов структуры I при размерах молекул менее 0,52 нм выражается формулой 8М-46Н2О или М-5,75Н2О, где М — число молекул гидратообразователя. Если размер молекул превышает 0,52 нм, то заполняются только большие полости гидрата, и формула будет иметь вид: 6M·46Н2O , или М·17,67Н2О.
Рис. 2 Разновидности структур образования гидратов:
а – структура I; б – структура II
При заполнении восьми полостей гидратной решетки состав гидратов структуры II выражается формулой:
8M·136H2O, или М·17Н2О
Формулы гидратов отдельных компонентов природных газов:
СН4-6Н2О; C2H6*8H2O;
С3Н8 ·17Н2О; i-C4Н10 · 17H2О;
Н2S·6Н2О;
СО2·6Н2О.
Эти формулы соответствуют идеальным условиям газов, т. е. таким условиям, при которых все большие и малые полости гидратной решетки заполняются на 100 %.
2.2 Условия образования гидратов
Наглядное представление об условиях образования гидратов дает фазовая диаграмма гетерогенного равновесия, построенная для систем М—H2O. В точке С одновременно существуют четыре фазы (I, II, III, IV): газообразный гидратообразователь, жидкий раствор гидратообразователя в воде, раствор воды в гидратообразователе и гидрат.
Рис. 3 Кривые для определения Р и Т начала образования гидратов природных газов разной относительной плотности графическим методом
Точка пересечения кривых 1 и 2 соответствует инвариантной системе. Следовательно, чтобы не исчезла одна из фаз, в этой точке нельзя изменять температуру, давление или состав системы. Очевидно, при всех температурах выше соответствующего значения в точке С гидрат не может существовать, как бы ни было велико давление. Критическая температура образования гидратов на диаграмме р—Т определяется точкой С.
Инвариантная система, в которой существуют газообразный гидратообразователь, вода, гидрат и лед, характеризуется точкой пересечения кривых 2 и 3 (точкой В).
Рис..4 Фазовая диаграмма системы М—Н2О области существования систем:
1 — вода—газ; 2 — вода - жидкий гидратообразователь; 3 — гидрат—жидкий гидратообразователь; IV д— гидрат— : газ; V — лед—газ.
Кривые — гидратообразователя. насыщенного парами воды; 4 направления льда; равновесные кривые гидратообравования в системе: 2 — газ—вода; 3 — газ—лед: 5 —жидкий гидратообразователь — вода
Из диаграммы следует, что в системе М-Н2О возможны случаи образования гидратов, соответствующие процессам:
Mг+ m (H2O)ж↔Mm (H2O)TB;
Mг+ m (H2O)ТВ↔Mm (H2O)TB;
Mж+ m (H2O)ж↔Mm (H2O)TB;
MТВ+ m (H2O) ТВ↔Mm (H2O)TB.
Здесь Мг, Мж, Мтв – число молекул гидратообразователя, соответственного газообразного, жидкого и твердого; (Н2О)ж, (Н2О)тв - число молекул воды соответственно жидкой и твердой (лед) фаз; m –число молекул воды в составе гидрата.
На практике для определения условий начала образования гидратов используют: графический метод, расчетный – по константам равновесия, графоаналитический – по уравнению Баррера - Стюарта и экспериментальный.
Условия образования гидратов природных газов по константам равновесия определяют по формуле:
Х = У/К,
Где х, у – молярная доля компонента соответственно в составе гидрата и газовой фазы; К – константа распределения (равновесия).
Равновесные параметры гидратообразования по константам распределения при данных температуре и давлении рассчитывают следующим образом. Сначала находят константы распределения для каждого компонента, а затем молярные доли компонента делят на найденную константу распределения его и полученные значения складывают. Если сумма равна единице, система термодинамически равновесная, если более единицы — существуют условия для образования гидратов, при сумме менее единицы гидраты не могут образовываться.
Рис.5 Кривые образования гидратов индивидуальных углеводородов.
1 — метан; 2 — этан; 3 — пропан; 4 — изобутан; 5 — ацетилен; 6 — этилен; 7 — кривая гидратов; 8 — кривая упругости паров
2.3 Схема работы и оборудование скважин на месторождении
Она одинакова для всех промысловых скважин (кроме скважин-сателлитов) и включает в себя:
- фонтанную арматуру;
- устьевой подогреватель;
- факел и амбар для сжигания газа;
- систему КИПиА;
- систему подачи раствора ингибитора коррозии;
- систему подачи очищенного газа;
- трубопроводы обвязки.
Для обвязки устьев скважин применяется импортная фонтанная арматура рассчитанная на давление 70 Мпа (700 кгс/см ). Центральная и боковая задвижки пневмоприводные, связаны с автоматикой безопасности. Линия глушения оборудована обратными клапанами, линии сброса на факел (амбар) - угловыми штуцерами.
Для задавки скважины предусмотрено фланцевое соединение ( с заглушкой ) для подключения агрегата, вынесенное за ограждение площадки скважины. Рядом с фонтанной арматурой расположена распределительная гребенка подачи раствора ингибитора в трубное и затрубное пространство скважины.
Для сжигания сбросных газов обвязка предусматривает наличие факела и амбара. Факел и амбар размещаются на расстоянии 100 метров от устья скважины. Факел, постоянно действующий с двумя дежурными горелками, предназначен для сжигания пластового газа при сбрасывании предохранительного клапана. Факел также может использован для кратковременных продувок скважин. На амбаре скважин используется горизонтальное факельное устройство, с помощью которого осуществляется полное сжигание продукции при продувках скважин.
Для безгидратного транспорта газа служит подогреватель пластового газа. Подогреватель представляет собой блочную конструкцию и оборудован газовой горелкой, дымовой трубой, редуцирующим штуцером, предохранительными клапанами, системой автоматики, обеспечивающей контроль и безопасную эксплуатацию подогревателя, системой остановки подогревателя и др. Подогрев двухфазного потока осуществляется посредством передачи тепла сгоревшего газа через 60% раствор диэтиленгликоля.
В обвязку скважин входит блок осушки газа для КИПиА.
На площадке скважин в начале шлейфа устанавливаются краны « ИТАГ», предназначенные для запуска поршней и одновременно являются запорными органами.
Каждая из скважин двух очередей включает в себя:
- фонтанную арматуру на расчетное давление 70 Мпа (700 кгс/см2 );
- устьевой подогреватель продукции;
- факел с амбаром для сжигания газа;
- емкости с раствором ингибитора коррозии и насоса ингибитора коррозии на скважинах-сателитах ( для скважин II очереди );
-
дренажная емкость (для скважин I очереди
2.3.1 Конструкция эксплуатационной скважины АГКМ
Типовая конструкция эксплуатационной скважины включает в себя:
- шахтное направление Д-720 мм.-10 м;
- удлиненное направление Д-630 мм.-50 м;
- кондуктор Д-426 мм.-400 м;
- I-я техническая колонна Д-324 мм.-2000 м;
- II-я техническая колонна Д-245 мм.-3900 м;
- эксплуатационная колонна Д-177,8-4100 м;
- цемент до устья;
- насосно-компрессорные трубы (НКТ) Д=114 мм. И 89 мм до 4000 м.
Колонна НКТ оснащена подземным оборудованием, включающим в себя: пакер, циркуляционный клапан (ЦК), ингибиторный клапан (ИК), компенсатор-удлиннитель, гидравлический клапан-отсекатель фирм «КАМКО» и «БЕЙКЕР».
Пакер устанавливается выше интервала перфорации эксплуатационной колонны и служит для разобщения затрубного пространства от продуктивного пласта с целью защиты эксплуатационной колонны от коррозионного воздействия пластовой смеси. Затрубное пространство заполняется раствором ингибитора коррозии, который через ингибиторный клапан впрыскивается в поток газожидкостной смеси. Циркуляционный клапан служит для сообщения между трубным и затрубным пространством, а компенсатор-удлиннитель позволяет снизить нагрузку на подвеску НКТ при изменении длины колонны.
Эксплуатационная колонна, НКТ, подземное оборудование изготовлены из сталей стойких к общей и сероводородной коррозии.
2.4 Оборудование для борьбы с гидратами на АГКМ
2.4.1 Промысловая паровая передвижная установка
ППУА–1600/100
Промысловая паровая передвижная установка ППУА – 1600/100 предназначена для депарафинизации скважин, наземных трубопроводов, емкостей, арматуры и другого нефтегазопромыслового оборудования, в условиях умеренного и холодного макроклиматических районов.
1. Основные параметры и размеры
2. Шифр ППУА – 1600/100 – 1 ППУА 1600/100 – 2
3. Код окп 36. 6671 0008. 02 36. 6671 0009. 01
4. Монтажная база КРаЗ – 250 КРаЗ – 260
5. Нагреваемая среда вода
6. Производительность по пару 1600±10% к/ч
7. Температура пара, 0С, не более 310
8. Давление пара, МПа, не более 9,81
9. Теплопроизводительность. кДж/ч (ккал/ч) 3929200 (940000)
10. Вместимость топливного бака, м3, не менее 0,5
11. Расход топлива паровым котлом, л/ч, не более 110
12. Используемое топливо для установки дизельное
ГОСТ 305-82
13. Давление топлива, МПа, не более 1,5
14. Время необходимое для получения пара с момента пуска установки, мин,
не более 20
15. Вместимость цистерны для воды, м3, не менее 5,2
Промысловая паровая передвижная установка ППУА – 1600/100 (приложение) монтируется на шасси автомобиля КрАЗ- 250, или КрАЗ-260.
Оборудование установки размещено на монтажной раме и закрыто металлическим кузовом, предохраняющем оборудование от атмосферных осадков и пыли. Рама и кузов имеют теплоизоляцию.
Управление работой установки – дистанционное, из кабины водителя, в которой расположены щит приборов, штурвалы регулирующего парового вентиля и вентиля для регулировки количества топлива, подаваемого в топку парового котла, управление заслонкой вентилятора.
Привод оборудования установки осуществляется от тягового двигателя автомобиля через трансмиссию.
В передней части монтажной рамы расположены паровой котел, вентилятор высокого давления, насосы для закачки питательной воды и топлива в котел. В задней части – емкости для питательной воды и топлива.
Установка оборудована автоматикой безопасности, предохраняющей змеевик котла от пережога при повышении температуры пара свыше 3100С, снижения уровня воды в цистерне ниже допустимого и понижения давления пара ниже 20 кгс/см2.
Установка представляет собой автономную передвижную котельную, предназначенную для выработки пара в полевых условиях.