Файл: Борьба с газовыми гидратами в стволе скважины при эксплуатации нефтяных скважин на Ванкорском месторождении.docx
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 454
Скачиваний: 16
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Общие сведения о месторождении
1.1. Литолого-стратиграфическая характеристика разреза
1.2. Тектоника и общий структурный план месторождения
2. Долганский продуктивный уровень
2.1. Геологическая модель пласта Дл-I-III
2.2. Свойства флюидов пласта Дл-I-III
2.3 Текущее состояние разработки эксплуатационных объектов
4.1 Теоретические основы борьбы с гидратообразованием и гидратотложением
4.2 Ингибиторы гидратообразования
4.3 Ингибиторы гидратоотложения
5.1 Современные ингибиторы гидратообразования
2(1) → ????2(газ) + ???????????????? + 2????2???? ∆???? = −75 ккал/моль.
С помощью такой реакции возможен разогрев области гидратообразования порядка 150˚С. Но все же существуют некоторые недостатки данного метода:
Технологические методы заключаются в недопущении возникновения термобарических условий гидратообразования путем контроля технологического процесса, что в некоторых случаях представляется невозможным, например, когда гидратообразование происходит непосредственно при освоении и вызове притока скважины [9].
Физические и технологические методы не нашли большого применения в практике, в отличие от применения ингибиторов. Поэтому далее будем рассматривать детальнее химические методы.
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:
В настоящее время существуют следующие виды термодинамических ингибиторов:
В большинстве случаев ввиду экономических соображений используется водный раствор KCl 25%. Преимущества данных ингибиторов – высокая антигидратная активность, дешевизна технических сортов, простота приготовления раствора, нетоксичность. Недостатки – очень высока коррозионная активность, возможность выпадения осадка при смешении с пластовой минерализованной водой необходимость специального узла подготовки рабочего агента. Исходя из всех характеристик такие ингибиторы могут использоваться на небольших месторождениях средней и южной полосы России. Однако применение этих ингибиторов в северных регионах на крупных месторождениях представляется нетехнологичным в силу климатического фактора и особенности технологии добычи.
Наибольшее применение находит диэтиленгликоль, который используется также как абсорбент при осушке газа. Диэтиленгликоль – эффективный ингибитор гидратообразования, одним из достоинств которого является малая растворимость в газовой фазе. Недостатками являются высокая цена, технологические затруднения при разделении эмульсии диэтиленгликоля с нестабильным конденсатом, высокая вязкость, высокая температура кристаллизации, что осложняет использование в северных условиях. С целью снижения стоимости состава разработаны ингибиторы, состоящие из большого количества различных гликолей, такие как полигликоль, этиленгликоль, пропиленгликоль и др. Ввиду свойств данных ингибиторов наилучшее применение они находят на стадиях осушки и охлаждения газа.
Использование ингибиторов на основе метанола широко распространено на месторождениях для предупреждения гидратообразования и ликвидации гидратных отложений. На месторождениях Крайнего Севера России используется практически только метанол по следующим причинам:
В качестве кинетического ингибитора применяют водорастворимые полимеры низкой молекулярной массы (500-1000) с концентрацией 0,5-1 мас. % с определенными преимуществами:
Применение кинетических ингибиторов в условиях России ограничено
следующим:
К этому виду ингибиторов относятся антигидратные составы, которые препятствуют отложению гидратов. Такие методы близки к методам борьбы с соле- и парафиноотложениями. Механизм действия агентов заключается в «блокировке» водной фазы в потоке, тем самым резко уменьшается рост гидратных частиц. По химическому составу смесь ингибиторов гидратоотложений включает в себя поверхностно-активные вещества и диэтиленгликоль. ПАВ представлены метил- и этилсиликонатом натрия. При применении данных ингибиторов существует риск пенообразования, что может привести к интенсификации процесса гидратообразования [10].
Основным методом борьбы с гидратообразованиями на Ванкорском месторождении является подача ингибитора метанола в затрубное пространство скважины посредством установки дозированияили продувка.
Когда гидратная пробка уже образовалась, то резкое снижение давления в системе приводит к разложению гидратов, которые затем выносятся из газопроводов и аппаратуры продувкой их через отводы в атмосферу.
Этот способ - аварийный, так как связан с нарушением установленного режима. Продувочная свеча выполняется горизонтально и выводится с уклоном в защищённый от ветров котлован. Такое решение позволяет избежать скопление и замерзание в продувочной линии жидкости и самое главное предотвращение распространения по окрестности метанольной воды, гидратов и конденсата. Все эти продукты выжигаются в земляном котловане. Размеры котлована 4,14 м, глубина 1,5 м. Розжиг осуществляется горящей паклей, забрасываемой в котлован с безопасного расстояния, либо ракетницей.
Почему же метанол?
С помощью такой реакции возможен разогрев области гидратообразования порядка 150˚С. Но все же существуют некоторые недостатки данного метода:
-
предполагается удаление, а не предупреждение образования газовых гидратов; -
непредсказуемость реакции; -
необходимость остановки оборудования и разбора фонтанной арматуры для доставки реагентов.
Технологические методы заключаются в недопущении возникновения термобарических условий гидратообразования путем контроля технологического процесса, что в некоторых случаях представляется невозможным, например, когда гидратообразование происходит непосредственно при освоении и вызове притока скважины [9].
Физические и технологические методы не нашли большого применения в практике, в отличие от применения ингибиторов. Поэтому далее будем рассматривать детальнее химические методы.
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:
-
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. -
Кинетические ингибиторы – предотвращают на некоторое время процесс зародышеобразования гидратов и замедляют рост жизнеспособных центров кристаллизации. -
Реагенты, замедляющие рост газогидратных агломератов за счет блокировки жидкой водной фазы, предотвращая контакт «газ-вода»
4.2 Ингибиторы гидратообразования
4.2.1 Термодинамические ингибиторы гидратообразования.
В настоящее время существуют следующие виды термодинамических ингибиторов:
-
водные растворы электролитов
В большинстве случаев ввиду экономических соображений используется водный раствор KCl 25%. Преимущества данных ингибиторов – высокая антигидратная активность, дешевизна технических сортов, простота приготовления раствора, нетоксичность. Недостатки – очень высока коррозионная активность, возможность выпадения осадка при смешении с пластовой минерализованной водой необходимость специального узла подготовки рабочего агента. Исходя из всех характеристик такие ингибиторы могут использоваться на небольших месторождениях средней и южной полосы России. Однако применение этих ингибиторов в северных регионах на крупных месторождениях представляется нетехнологичным в силу климатического фактора и особенности технологии добычи.
-
антигидратные реагенты на базе гликолей
Наибольшее применение находит диэтиленгликоль, который используется также как абсорбент при осушке газа. Диэтиленгликоль – эффективный ингибитор гидратообразования, одним из достоинств которого является малая растворимость в газовой фазе. Недостатками являются высокая цена, технологические затруднения при разделении эмульсии диэтиленгликоля с нестабильным конденсатом, высокая вязкость, высокая температура кристаллизации, что осложняет использование в северных условиях. С целью снижения стоимости состава разработаны ингибиторы, состоящие из большого количества различных гликолей, такие как полигликоль, этиленгликоль, пропиленгликоль и др. Ввиду свойств данных ингибиторов наилучшее применение они находят на стадиях осушки и охлаждения газа.
-
метанол и некоторые составы на его основе
Использование ингибиторов на основе метанола широко распространено на месторождениях для предупреждения гидратообразования и ликвидации гидратных отложений. На месторождениях Крайнего Севера России используется практически только метанол по следующим причинам:
-
относительно низкая стоимость и широкая промышленная база; -
высокая технологичность процесса ввода и распределения метанола; -
наивысшая антигидратная активность, сохраняющаяся даже при низких температурах; -
очень низкая температура замерзания растворов метанола и их малая вязкость; -
сравнительно низкая растворисоть метанола в нестабильном конденсате; -
некоррозионность метанола и его водных растворов; -
возможности использования технических сортов метанола; -
наличие простых технологических схем регенерации отработанных растворов; -
проработанность вопросов утилизации и захоронения промстоков, содержащих метанол; -
высокая эффективность ликвидации несплошных гидратных пробок. Но также в свою очередь применения метанолосодержащих ингибиторов имеет ряд недостатков: -
высокая токсичность и пожароопасность -
возможные выпадения солей при смешивании с высокоминерализованной пластовой водой -
эффект ускоренного роста кристаллогидратов в присутствии разбавленных водных растворов метанола с недостаточной концентрацией для предупреждения гидратов, т.е. при недостаточной концентрации метанол становится не ингибитором, а катализатором гидратообразования. -
высокая упругость паров, а также очень высокая растворимость в сжатом природном газе.
4.2.2 Кинетические ингибиторы гидратообразования
В качестве кинетического ингибитора применяют водорастворимые полимеры низкой молекулярной массы (500-1000) с концентрацией 0,5-1 мас. % с определенными преимуществами:
-
сокращение эксплуатационных затрат; -
более высокий уровень экологичности; -
отсутствие необходимости регенерации отработанных растворов; -
возможность переоборудования существующих систем ввода метанола; -
сокращение затрат на транспорт и хранение ингибиторов.
Применение кинетических ингибиторов в условиях России ограничено
следующим:
-
ограничения на вязкость раствора, поэтому концентрация не должна превышать 2% -
температура замерзания раствора близка к 0˚С, что ограничивает применение в условиях Крайнего Севера -
совместимость с пластовой минерализованной водой и нестабильным конденсатом. -
недостаточная надежность подхода ингибирования.
4.3 Ингибиторы гидратоотложения
К этому виду ингибиторов относятся антигидратные составы, которые препятствуют отложению гидратов. Такие методы близки к методам борьбы с соле- и парафиноотложениями. Механизм действия агентов заключается в «блокировке» водной фазы в потоке, тем самым резко уменьшается рост гидратных частиц. По химическому составу смесь ингибиторов гидратоотложений включает в себя поверхностно-активные вещества и диэтиленгликоль. ПАВ представлены метил- и этилсиликонатом натрия. При применении данных ингибиторов существует риск пенообразования, что может привести к интенсификации процесса гидратообразования [10].
-
Методы борьбы с гидратами на Ванкорском месторождении
Основным методом борьбы с гидратообразованиями на Ванкорском месторождении является подача ингибитора метанола в затрубное пространство скважины посредством установки дозированияили продувка.
Когда гидратная пробка уже образовалась, то резкое снижение давления в системе приводит к разложению гидратов, которые затем выносятся из газопроводов и аппаратуры продувкой их через отводы в атмосферу.
Этот способ - аварийный, так как связан с нарушением установленного режима. Продувочная свеча выполняется горизонтально и выводится с уклоном в защищённый от ветров котлован. Такое решение позволяет избежать скопление и замерзание в продувочной линии жидкости и самое главное предотвращение распространения по окрестности метанольной воды, гидратов и конденсата. Все эти продукты выжигаются в земляном котловане. Размеры котлована 4,14 м, глубина 1,5 м. Розжиг осуществляется горящей паклей, забрасываемой в котлован с безопасного расстояния, либо ракетницей.
Почему же метанол?
-
Низкая стоимость в сравнении со стоимостью других ингибиторов гидратообразования -
Большой объем производства. -
Высокая антигидратная активность -
Сохраняет свои свойства при низкой температуре -
Низкая температура замерзания концентрированных растворов и низкая вязкость при критически низких температурах окружающей среды ( - 40 °С -50 °С) -
Для производства метанола не требуется большие производственные мощности, его производство экономически обосновано при кустовой добыче газа непосредственно на газовом промысле. -
Для ввода и распределения метанола не требуется блок приготовления реагента, что снижает стоимость технологической линии. -
Введение метанола не увеличивает коррозию металла в системах добычи, подготовки и транспортировки газа. -
Возможность использования водных растворов метанола, технического метанола, низкие требования к качеству ингибитора. -
Возможность и простота регенерации отработанных растворов. -
Эффективность введения метанола при решении проблемы ликвидации несплошных гидратных пробок в скважинах, коллекторах, системах подготовки газа, компрессорных и магистральных трубопроводах.