Файл: Условия образования гидратов определяют с помощью равновесных графиков.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 120
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2 слайдГазовые гидраты – соединения включений, в которых молекула газа заключена в кристаллической ячейке, состоящей из молекулы воды, удерживаемой водородной связьюВсе изученные газы при конкретных условиях давлений и температур формируют газоогидраты, строение которых находится в зависимости от структуры газа, давлений и температур. Газогидраты могут неизменно находиться в широком спектре давлений и температурмОбразование гидратов является одной из проблем, связанных с процессами добычи, переработки и транспортировки природного газа и его производных жидкостей.3 слайд1. Давление и температура. Одно из условий образования гидратовявляется сочетание низкой температуры и высокого давления. На практикеусловия образования гидратов определяют с помощью равновесных графиков2. Наличие газов и их состав. К газам, которые способны образовывать гидраты, относятся метан, этан ,пропан ,двуокись углерода, сероводород и др. 3. Фазовое состояние воды и её составДля гидратов, образующихся из индивидуальных воды и газа, имеющих называние – простые, наглядно представлены условия, описанные кривыми в координатах: давление – температура. На рис. для природных газов приведены равновесные кривые разной плотности по воздуху в зависимости от температур и давлений. Выбор одного параметра, а именно температуры, определяет параметр давление. Пространство по левую сторону от соответственных кривых считается зоной присутствия гидратов. При анализе рис. приходим к выводу, что чем больше плотность газа, тем больше значение температура гидратообразования.Описанная зависимость справедлива только в случае, когда все компоненты гидратообразования участвуют в увеличении плотности газа. Если плотность газа увеличится за счет компонентов, не участвующих в гидратообразование, то температура понизится.4 слайд
5 слайдПроцесс образования гидратов, состоит из двух стадий. Первая стадия включает в себя образование зародышей кристаллизации. Вторая стадия – стадия роста кристаллогидратов вокруг образовавшихся ранее зародышей. Зародыши кристаллизации формируются на поверхности: - свободного контакта «жидкая вода - газ», «жидкая вода - сжиженный газ»; - капельно-пленочной воды, сконденсировавшейся в объеме газа; - газовых пузырьков, выделяющихся в объеме воды; - капель диспергированного сжиженного газа, испаряющегося в объеме свободного газа, насыщенного парами воды6 слайдМетоды борьбы с гидратообразованиями классифицируются по принципу действия 1. Химические: а) ингибиторы гидратообразования (термодинамические и кинетические); б) ингибиторы гидратоотложения (многофазный транспорт продукции газоконденсатных и газонефтяных скважин в режиме гидратообразования) [21]; 2. Технологические; 3. Физические;а) тепловые; б) с применением физических полей – акустические; в) механические. Механические методы заключаются в удалении гидратообразований либо путем скребкования, либо путем нагрева интервала с отложением гидратов. Технологические методы заключаются в создании термобарических условий, препятствующих образованию гидратов, путем контроля технологического процесса.Рассмотрим химические методы т.к. они получили самое большое распространение. Ингибитор гидратообразования – вещество, которое изменяет термобарические условия образования гидратов, либо влияет на скорость образования гидратов в газожидкостном потоке. С целью более детального описания ингибиторов гидратообразования разделим их на три класса: 1. Термодинамические ингибиторы – вещества, изменяющие активность воды и тем самым, сдвигают трехфазное равновесие «газ-водная фаза-газовые гидраты» в сторону более низких температур. К ним относятся алифатические спирты, гликоли и водные растворы неорганических солей; 2. Кинетические ингибиторы – предотвращают на некоторое время процесс зародышеобразования гидратов и замедляют рост жизнеспособных центров кристаллизации; 3. Реагенты, замедляющие рост газогидратных агломератов за счет блокировки жидкой водной фазы, предотвращая контакт «газ-вода»7 слайд
При подаче метанола или ВМР двухфазное равновесие «природный газ – гидрат» в стволе скважины сменяется трехфазным равновесием «природный газ – ВМР – гидрат». На рис. 7 приведены расчетные линии трехфазного равновесия «природный газ – ВМР различных концентраций – гидрат кубической структуры II» для усредненного состава пластового газа, полученные с использованием уравнения состояния8-10 слайдБ удем считать, что свободной влаги, необходимой для образования гидрата, достаточно по всей длине трубы. Толщина гидратного слоя меняется по длине трубы. На входе задаются температура Tо, давление pо и массовый расход газа M. В начальный момент времени считаются известными поперечное сечение трубы и температура окружающей среды.Процесс теплообмена между газовым потоком в канале переменного сечения и окружающей средой описывается следующей системой [7,8]:Граница раздела газ – гидрат описывается уравнением [9]:Условие (10) позволяет, численно моделировать намерзание и разложение гидрата в трубе не предполагая существования начального слоя гидрата. Система уравнений (1)- (10) решается методом конечных разностей.11 слайдСписок литературы1) Трофимук А.А. Газовые гидраты – новый источник углеводородов /Черский Н.В., Царев В.П. Природа, 1979, №1.2) Котляр И.Я. Эксплуатация магистральных газопроводов / Пиляк В.М. Изд. 2-е, перераб. и дополн. Л., «Недра», 1973) Пономарев Г.В. Условия образования гидратов природных и попутных газов. Труды КуйбышевНИПИИП, вып. 2. – 1960. – с. 97 – 106.1, 248 с.4)К.К. Аргунова, Э.А. Бондарев, И.И. Рожин МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАТОВ В ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ/ Научный журнал криосфера земли, 2011, т. XV, № 2, с. 65–695) https://mavink.com/post/08ED74187C1A605D853E959085A296F1DBAMD56A966) Истомин В.А., Изюмченко Д.В., Крапивин В.Б., Тройникова А.А., Квон В.Г., Сергеева Д.В. Особенности применения метанола для предупреждения гидратообразования в скважинах Чаяндинского Н
7)Бондарев Э.А., Васильев В.И., Воеводин А.Ф., Павлов Н.Н., Шадрина А.П. Термогидродинамика систем добычи и транспорта газа. М.: Наука, 1988. – 270 с. 8)Коротаев Ю.П., Кривошеин Б.Л., Новаковский В.Н. Термодинамика газопромысловых систем. М.: Недра, 1991. – 275 с. 9) Тулупов Л.А. Шамсиев М.Н. Математическое моделирование образования гидратов в трубопроводе. //Труды математического центра имени Н.И. Лобачевского. Т21. Казань: Казанское математическое общество, 2003. С. 216 – 217.ГКМ // НефтеГазоХимия, 2022. № 1-2. С. 60–67.
5 слайдПроцесс образования гидратов, состоит из двух стадий. Первая стадия включает в себя образование зародышей кристаллизации. Вторая стадия – стадия роста кристаллогидратов вокруг образовавшихся ранее зародышей. Зародыши кристаллизации формируются на поверхности: - свободного контакта «жидкая вода - газ», «жидкая вода - сжиженный газ»; - капельно-пленочной воды, сконденсировавшейся в объеме газа; - газовых пузырьков, выделяющихся в объеме воды; - капель диспергированного сжиженного газа, испаряющегося в объеме свободного газа, насыщенного парами воды6 слайдМетоды борьбы с гидратообразованиями классифицируются по принципу действия 1. Химические: а) ингибиторы гидратообразования (термодинамические и кинетические); б) ингибиторы гидратоотложения (многофазный транспорт продукции газоконденсатных и газонефтяных скважин в режиме гидратообразования) [21]; 2. Технологические; 3. Физические;а) тепловые; б) с применением физических полей – акустические; в) механические. Механические методы заключаются в удалении гидратообразований либо путем скребкования, либо путем нагрева интервала с отложением гидратов. Технологические методы заключаются в создании термобарических условий, препятствующих образованию гидратов, путем контроля технологического процесса.Рассмотрим химические методы т.к. они получили самое большое распространение. Ингибитор гидратообразования – вещество, которое изменяет термобарические условия образования гидратов, либо влияет на скорость образования гидратов в газожидкостном потоке. С целью более детального описания ингибиторов гидратообразования разделим их на три класса: 1. Термодинамические ингибиторы – вещества, изменяющие активность воды и тем самым, сдвигают трехфазное равновесие «газ-водная фаза-газовые гидраты» в сторону более низких температур. К ним относятся алифатические спирты, гликоли и водные растворы неорганических солей; 2. Кинетические ингибиторы – предотвращают на некоторое время процесс зародышеобразования гидратов и замедляют рост жизнеспособных центров кристаллизации; 3. Реагенты, замедляющие рост газогидратных агломератов за счет блокировки жидкой водной фазы, предотвращая контакт «газ-вода»7 слайд
При подаче метанола или ВМР двухфазное равновесие «природный газ – гидрат» в стволе скважины сменяется трехфазным равновесием «природный газ – ВМР – гидрат». На рис. 7 приведены расчетные линии трехфазного равновесия «природный газ – ВМР различных концентраций – гидрат кубической структуры II» для усредненного состава пластового газа, полученные с использованием уравнения состояния8-10 слайдБ удем считать, что свободной влаги, необходимой для образования гидрата, достаточно по всей длине трубы. Толщина гидратного слоя меняется по длине трубы. На входе задаются температура Tо, давление pо и массовый расход газа M. В начальный момент времени считаются известными поперечное сечение трубы и температура окружающей среды.Процесс теплообмена между газовым потоком в канале переменного сечения и окружающей средой описывается следующей системой [7,8]:Граница раздела газ – гидрат описывается уравнением [9]:Условие (10) позволяет, численно моделировать намерзание и разложение гидрата в трубе не предполагая существования начального слоя гидрата. Система уравнений (1)- (10) решается методом конечных разностей.11 слайдСписок литературы1) Трофимук А.А. Газовые гидраты – новый источник углеводородов /Черский Н.В., Царев В.П. Природа, 1979, №1.2) Котляр И.Я. Эксплуатация магистральных газопроводов / Пиляк В.М. Изд. 2-е, перераб. и дополн. Л., «Недра», 1973) Пономарев Г.В. Условия образования гидратов природных и попутных газов. Труды КуйбышевНИПИИП, вып. 2. – 1960. – с. 97 – 106.1, 248 с.4)К.К. Аргунова, Э.А. Бондарев, И.И. Рожин МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАТОВ В ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ/ Научный журнал криосфера земли, 2011, т. XV, № 2, с. 65–695) https://mavink.com/post/08ED74187C1A605D853E959085A296F1DBAMD56A966) Истомин В.А., Изюмченко Д.В., Крапивин В.Б., Тройникова А.А., Квон В.Г., Сергеева Д.В. Особенности применения метанола для предупреждения гидратообразования в скважинах Чаяндинского Н
7)Бондарев Э.А., Васильев В.И., Воеводин А.Ф., Павлов Н.Н., Шадрина А.П. Термогидродинамика систем добычи и транспорта газа. М.: Наука, 1988. – 270 с. 8)Коротаев Ю.П., Кривошеин Б.Л., Новаковский В.Н. Термодинамика газопромысловых систем. М.: Недра, 1991. – 275 с. 9) Тулупов Л.А. Шамсиев М.Н. Математическое моделирование образования гидратов в трубопроводе. //Труды математического центра имени Н.И. Лобачевского. Т21. Казань: Казанское математическое общество, 2003. С. 216 – 217.ГКМ // НефтеГазоХимия, 2022. № 1-2. С. 60–67.