Для образования гидратов в жидких углеводородных газах требуются более высокое давление и более низкие температуры. В отличие от природных газов выделение гидратов в жидких углеводородных газах сопровождается увеличением давления системы (в замкнутом объеме). Кроме того, как и в природных газах, в этом случае выделяется теплота, в результате чего повышается температура системы. Поскольку объем остается постоянным, с увеличением температуры в системе растет и давление.

Разложение гидратов жидких углеводородных газов сопровождается уменьшением объема и, следовательно, понижением давления. Образование гидратов в жидких углеводородах идет несравнимо труднее, чем в газообразных. Чтобы начался этот процесс, требуется выдержать систему при соответствующих условиях в течение некоторого времени и в основном в условиях равновесия. Однако при отрицательных температурах после появления мелких кристалликов льда гидраты начинают образовываться быстро. Гидраты жидких углеводородных газов легче воды

При движении нефтяного и природного газа по газосборным сетям температура и давление его всегда падают с выделением углеводородного и водного конденсатов.

Углеводородный и водный конденсат в пониженных местах газопровода образует жидкостные пробки, сильно снижающие пропускную способность газопроводов. Кроме того, при определенных термодинамических условиях газы в контакте с водным конденсатом могут образовывать гидраты, которые, отлагаясь на стенках труб, уменьшают сечение газопровода.

3. 
   Методы предупреждения и ликвидации гидратов на месторождениях
   

Борьба с гидратами, как и с любыми осложнениями, ведется в направлениях их предупреждения и ликвидации. Следует всегда отдавать предпочтение методам предупреждения гидратообразования.

Для предотвращения образования гидратов в скважинах применяют следующие методы:

а) устанавливают соответствующий технологический режим эксплуатации скважины;

б) непрерывно или периодически подают на забой скважины антигидратные ингибиторы;

в) применяют футерованные насосно-компрессорные (подъемные) трубы;

г) систематически удаляют с забоя скапливающуюся жидкость;

д) устраняют причины, вызывающие пульсацию газа в скважине.

Ствол скважины очищают от гидратных отложений:

---

а) продувкой в атмосферу с необходимой предварительной выдержкой скважины в закрытом состоянии с целью частичного разложения гидратов под влиянием тепла окружающих пород;

б) закачкой большого объема антигидратного ингибитора непосредственно на гидратную пробку с выдержкой для разложения гидратной пробки и с последующей продувкой в атмосферу.

Предупреждают образование гидратов в фонтанной арматуре и в обвязке скважин, а также на различных участках, в узлах и звеньях системы сбора и транспортирования газа (в зависимости от конкретных условий) следующими методами, применяемыми как самостоятельно, так и комплексно:
а) обогревом отдельных узлов и участков;

б) вводом в поток газа антигидратных ингибиторов (метанола, раствора хлористого кальция, диэтиленгликоля и др.);

в) устранением резких перепадов давления, которые вызывают движение температуры газа, ведущее к конденсации парообразной влаги и образованию гидрата;

г) систематическим удалением жидкости, скапливающейся в пониженных местах системы сбора и внутрипромыслового транспортирования газа, при помощи конденсатосборников или дренажных патрубков;

д) регулярной продувкой газопроводов от окалины, грязи и т. п., в местах скопления которых образуются кристаллы гидратов.

Рассмотрим некоторые способы предотвращения образования гидратов и льда.

Ввод метанола в газовый поток.

Если безгидратный режим не представляется возможным обеспечить, особенно при расположении скважины в зоне вечной мерзлоты, то образование гидратов можно предупредить применением ингибиторов гидратообразования (рисунок 2.4.1). Ингибитор гидратообразования снижает температуру гидратообразования.

Основные ингибиторы, применяемые в газовой промышленности, – метиловый спирт СН₃ОН (метанол), хлористый кальций, гликоли (этиленгликоль, ди- и триэтиленгликоль).

Потребное количество нелетучего ингибитора гидратообразования
q_н = (2.4.1)
и летучего (испаряющегося) ингибитора, например метанола
q_н = + 0,001G₂*a_м где (2.4.2)
q_{н(л) –} расход нелетучего (летучего) ингибитора, кг/1000 м³ газа;

W₁, W₂ –влагосодержание газа до и после ввода ингибитора (в пласте и на устье);

G₁, G₂

---

–массовые концентрации свежего и отработанного ингибитора;

а_м–отношение содержания метанола в газе, необходимого для насыщения газа, к концентрации метанола в жидкости (определяется графически в зависимости от давления и температуры). (см. рис. – 2.4.1)


Рисунок 2.4.1 – Понижение температуры (Δt) гидратообразования различными ингибиторами в зависимости от их концентрации (К):

1 – хлористый кальций; 2 – метанол: 3 – триэтиленгликоль и этилкарбитол, 4 – диэтиленгликоль
Метанол применяют как профилактическое средство для предупреждения образования гидратов. Этот способ получил наибольшее распространение на газовых промыслах, в числе и на Павловском нефтегазопромысле, в качестве основного метода борьбы с гидратами.

Подогрев газа.

Этот способ применяют для предотвращения образования гидратов, а также для их ликвидации.

Подогревать газ можно огневым способом и путем теплообмена с горячей водой, паром или дымовыми газами. Огневой подогрев нерационален, так как приводит к порче изоляции трубопроводов, арматуры и аппаратуры и опасен в пожарном отношении. Поэтому таким способом пользуются редко, а подогревают газ горячей водой или паром в теплообменниках различной конструкции.

Передвижные парогенераторные установки и паровые котельные общего назначения предназначены для обработки призабойной зоны скважин паром или горячей водой, а также для подогрева трубопроводов и другого нефтегазопромыслового оборудования.

Резкое снижение давления.

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 эксплуатации скважины.

На Павловском месторождении газовые скважины оборудованы продувочной линией и свечой для осуществления следующих операций:

1. 
   продувки шлейфа при ремонтных работах или разгидрачивании;
   
2. 
   продувки трубного или затрубного пространства при вытеснении задавочной жидкости после ремонта;
   
3. 
   отработки скважины после освоения;
   
4. 
   отвода задавочной жидкости в приёмную ёмкость при освоении;
   
5. 
   исследования скважины с помощью прувера.
   

На устье продувочная линия имеет две задвижки – рабочую и контрольную. Конец продувочной свечи оснащён фланцевым соединением для монтажа при исследовании прувера.

---

Согласно сложившейся практики обустройства газовых скважин 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 при осуществлении операций описанных выше. Все эти продукты выжигаются в земляном котловане.

Осушка газов.

На многих газовых и газоконденсатных месторождении применяют сепараторы трех типов: горизонтальный первой и второй ступени, нефтегазовый, замерной. Для осушки газа применяют специальные реагенты-осушители, которые поглощают из газа часть влаги, вследствие чего уменьшается содержание влаги в нем и понижается его точка росы.

Для осушки газа используются следующие методы:

- охлаждение;

- абсорбция;

- адсорбция;

3. 
   РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
   
   1. 
      Определение условий гидратообразования
      

Условиями образования гидратов является присутствие одновременно трех факторов: низкой температуры, высокого давления и наличия влаги, что всегда имеет место при добыче нефтяного и природного газа.

Гидраты природных газов – типичные смешанные гидраты, в которых гидратообразователями являются не отдельные углеводороды, а смесь газов. Присутствие H₂S в смеси природных и нефтяных газов значительно повышает температуру гидратообразования. В то же время наличие в газе H₂S и СО₂ понижает равновесное давление гидратообразования, причем влияние H₂S значительно сильнее, чем СО₂.

Условиями образования смешанных гидратов не совпадают с условиями гидратообразования отдельных компонентов и зависят от состава газа. Чем выше плотность газа, тем выше, как правило, температура гидратообразования (рисунок 3.1.1).



Рисунок 3.1.1 – График условий гидратообразования

Область существования гидратов на этом рисунке располагается левее и выше приведенных кривых. Основное условие образования гидратов – это полное насыщенность газа парами воды. Если снизить содержание паров воды в газе до такого значения, что парциальное давление водяного пара станет меньше упругости паров гидрата, то последний не сможет образовываться.

На рисунке 3.1.1 видно, что вероятность образования гидратов увеличивается с повышением давления и снижением температуры газа. Гидраты могут образовываться на всем пути движения газа от забоя скважины до пункта сбора газа, причем самая неприятная особенность гидратов заключается в том, что они способны образовываться при температурах значительно выше нуля.

---

Рисунок 3.1.2 - Максимальное содержание влаги в газе в зависимости от давления и температуры

Условия образования гидратов природных газов с различной плотностью можно определить по графику (рисунок 3.1.2), на котором слева от каждой линии находится зона с гидратами, справа – зона без гидратов. Присутствие азота, сероводорода и углекислого газа повышает температуру гидратообразования.

Зону возможного гидратообразования в газопроводе находят следующим образом: определяют температуру газа, падение давления, температуру гидратообразования и точку росы. Полученные значения наносят на график (рисунок 3.1.2).

Участок, на котором температура газа ниже кривой гидратообразования, представляет собой зону возможного гидратообразования. Точка росы определяется обычно путём охлаждения газа до температуры конденсации водяных паров. Гидраты, образующиеся в скважинах, шлейфах, газопроводах или аппаратах разрушаются при снижении давления в системе, увеличении температуры в аппарате или на участке газопровода, где произошло образование гидратов, а также при вводе метилового, этилового и пропилового спиртов, гликолей, аммиака и хлористого кальция, способствующих разрушению гидратов.

2. 
   Расчет условий гидратообразования
   

Исходные данные для расчета:

Таблица 3.2.1 – Компонентный состав газа Павловского газонефтяного месторождения

	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	nС4Н10	С5Н12	nС5Н12	С6Н14	N2
Массовая доля, %	73,42	9,5	1,97	0,29	0,44	0,17	0,11	0,07	14,03
Плотность, кг/м3	0,716	1,342	1,968	2,594	2,594	3,22	3,22	0,699	1,25

---

Смотрите также файлы

• Целевые показатели Меморандума.doc

• Перечень практикоориентированных заданий к государственному экзамену Задание 1 Гражданин Тищенков является участником Общество с ограниченной ответственностью ткм далее Общество.docx

• Дайте развернутые определения следующим понятиям.doc

• Практическая работа Была ли достигнута цель урока.docx

• Практическая работа 4. Разработка контентплана на учебный период. Описание.docx