Условия образования гидратов в ГП

При эксплуатации газовых и г/конденсатных месторождений в скважинах газосборных сетях, трубопроводах и оборудовании установок подготовки газа к транспорту и в МГ при определенных термодинамических условиях образуются гидраты- твердые кристаллические соединения переменного состава, которые при высоком давлении могут существовать при положительных (до 20-25ºС) температур.

Для образования гидратов необходимо наличие капельной воды и определенный термодинамический режим в газопроводе. Наличие воды в жидкой фазе, хотя и является обязательным условием, но недостаточным для образования гидратов.

Условия гидратообразования можно рассчитать по следующим уравнениям:

- при положительных температурах гидратообразования t_г=18.47lgP-B+18,65

-при отрицательных температурах t_г=58.5lgP+B₁-59,32; t_г-равновесная температура (р.т.) гидратообразований; Р-равновесное давление гидратообразований (ГО), МПа; В₁-эмпирические коэффициенты, значения которых зависят от приведенной плотности газа и определяются по табл.

Приведенная плотность:

где Δ_i- относительная плотность по возду ху; x_i- объемная доля гидратообразующих компонентов газа.

Р.т. - температура, ниже которой при определенном давлении образуются гидраты. Для приближенных расчетов условия образования гидратов для газов с различной плотностью определяються по графику в зависимости температуры ГО от давления. На графике слева от линий - зона существования гидратов, а справа зона без гидратов.

Побочные условия образования гидратов:

турбулентность движения газа, пульсация, повороты трубопровода, сужение (факторы приводят к перемешиванию потока).

Для безаварийной эксплуатации МГ необходимо заранее выявить места возможного ГО. Для обнаружения зон ГО и своевременного предотвращения образования гидратов необходимо знать состав транспортируемого газа, его плотность, изменение температуры и Р по длине г/п и влагосодержания, подаваемого в г/п газа. По составу Р, t определяют условия образования гидратов, а по влагосодерж. Возможность образования гидратов в данных условиях. График определения возможной зоны ГО МГ. Зону возможного ГО в МГ определяют: для данного участка г/п строят кривые изменения Р- линия 1, кривые изменения t – линия 2, линия равновесных t_г – линия 3. Т.к. газ поступает в г/п с t выше точки росы (ТР), то он будет не насыщенным влагой. След-но, в самом начале г/п влага выпадать не будет. В точке М t_газа=ТР и начиная с этого сечения т/п-да в нем будет выпадать влага. При падении t-ры от т. М до В- гидраты не обр-ся, т.к. t_газа> t_{гидратообр.}; в т. В t_газа = t_{гидратообр} → появились условия образования гидратов. После т. С t_газа> t_{гидратообр}→ гидраты не образуются. Гидраты самопроизвольно разрушаются при отсутствии необходимых условий (Р,t).

4.Определение зоны образования гидратов в ГП.

Для образования гидратов необохдимо наличие капельной воды и определённый термодинамический режим внутри ТП. Наличие Н2О в жидкой фазе хотя и является обязательным условием, но не достаточным для образования гидкаров.

Условия гидратообразования можно рассчитывать по следующим ур-ям:

при “+” Т: tг = 18.47 lgP - B + 18.65;

при “-” Т: tг = 58.5 lgP + B1 + 59.32;

где tг - равновесная Т гидратообразования;

Р - равновесное Р гидратообразования, МПа;

В и В1 - эмпирические коэф., значения которых зависят от привед. ρ газа.

ρ привед = (∑∆i xi)/(∑xi)

где ∆i - относит. плотность Г по воздуху;

xi - объёмная доля гидратообразования элементов газа;ρ привед - приведённая плотность газа.

Равновесная Т гидратообразования - та Т, ниже которой, при определённом Р, образуются гидраты.

Для приближенных рассчётов, условия образования гидратов, для газов с различной плотностью, могут определяться по графику. На графике слева от каждой линии находится зона существования гидратов, а справа - зона без гидратов.

График определения зоны возможного гидратообразования в МГП

Зону возможного ГО в МГП определяют след. образом:

Для данного уч-ка ГП строят кривые изменения давления (1), кривую изменения температуры (2), и используют формулы или график зависимости температуры ГО от давления, наносят на этот график линию равновесной температуры ГО (3) для данного участка ГП.

Кроме основных условий ГО существуют и побочные: турбулентность движения газа; пульсации; повороты ТП; сужения ТП и т.д.(т.е. те факторы, которые приводят к перемешиванию потока).

5. Методы предупреждения и борьбы с гидратообразованием

Гидраты УВ газов являются: неустойчивыми хим. соединениями УВ с водой, существующими при определенных давлениях и температурах, при отсутствии хотябы одного из условий, гидраты самопроизвольно разрушаются.

Методы борьбы с гидратами:

1) Поддержание Т газа выше Т гидратообразования, путём предварительного подогрева газа;

2) Снижение Р газа в ГП ниже равновесного давления образования гидратов. Этот метод применяют в качестве аварийного, при закупорке ГП гидратной пробкой. Ликвидация гидратов путём снижения Р связана с выбросом газа в атмосферу или снижением пропускной способности ГП. При ликвидации гидратной пробки участок ГП отключают, освобождают от газа, перепуская его в соседний ГП либо стравливают в атмосферу, давление снижают до тех пор,пока Т гидратообразования не станет ниже Т газа, в результате чего гидратная пробка разрушится;

3) Наиболее радикальным методом предупреждения гидратообразования в МГП является осушка газа на промысле;

4) Наиболее широко, в качестве метода борьбы с гидратообразованием, применяют ввод в ГП ингибиторов, т.е. веществ, препятствующих гидратообразованию.

Введённые в поток газа ингибиторы частично поглощают водяные пары и переводят их в раствор, не образующий гидратов, или образующий их при более низких Т.

В качестве ингибиторов гидратообразования используют:- метиловый спирт СН3ОН (метанол);

- раствор диэтиленгликоля (ДЭГ);

- раствор триэтиленгликоля (ТЭГ);

- раствор хлористогокальция (CaCl).

Метанол заливают в ГП с помощью специальных метанольниц, которые могут быть передвижными и стационарными.

6.Определение количества метанола для предотвращения образования гидратов.

Исходные данные:

Точка росы газа t_тр ; производительность г/п q; среднее давление в г/п Р_ср; мин. темп. в г/п t_мин; относ. плотн. газа по возд.D.

Последовательность определения:

1) определение влагосодержания газа в1 (г/м³), поступающего в МГ при Р_ср и t_тр

2) определение в2 (г/м³), при Р_ср и t_мин.

3) опр. количества воды, выпавшей в г/п за сутки: (в1-в2)q

4) опр. равновесную температуру гидратообразования (по Рср и D) t_г, т.к. t_г > t_мин ,то далее..

5) опр. величина понижения равновесной температуры гидратообразования D tг = t_г - t_мин;

Вводимый в МГ ингибитор гидратообразования (метанол) расходуется на насыщение газовой фазы и растворяется в водном растворе и углеводородном конденсате, образовавшихся в г/п при изменении термодинамических параметров. Отсюда необходимое количество ингибитора равно: Gм = Gв + Gг + Gк, где

Gм – кол-во закачиваемого в г/п метанола; Gв – уд. расход метанола на насыщ. водного раствора; Gг – уд. р. м. для насыщ. газовой фазы; Gк – для растворения в жидкой углеводородной фазе.

6) по графику опр. содержание метанола в воде для понижения температуры гидратообразования Мж (D tг);

7) опр. кол-во метанола для насыщения водного раствора:

Gв = [(в1-в2)Мж] / М1-Мж, где М1- массовая концентрация вводимого метанола, от 100 до 70%;

8) опр. кол-во метанола для насыщения газа Gг = 0,001 а Мж, где

а – отношение содержания метанола к газу, необходимое для насыщения газа, а опр. при Рср и t_мин., далее Gм = Gв + Gг, Gм^сут = Gм

Дата добавления: 2015-07-20