Снижение пропускной способности трубопроводов при эксплуатации Г и ГКМ. Причины, вызывающие снижение пропускной способности, методы предупреждения и борьбы с ними.

Снижение пропускной способности трубопроводов при эксплуатации Г и ГКМ может происходить в силу следующих основных причин:

1) Образование гидратов в трубопроводах;

2) Солеотложения в трубопроводах;

3) Парафинизация трубопроводов.

Рассмотрим каждый из них более подробно.

1 Образование гидратов в трубопроводах

Газовые гидраты представляют собой криссталические соединения образуемые ассоциируемыми молекулами УГВ и воды. Они внешне напоминают снег и лед.

По структуре газовые гидраты - это клатраты которые образуются при внедрении жул газа в пустоты кристаллических структур, составленных из молекул воды.

Различают 2 типа криссталической решетки гидратов.

Структура 1 построена из 46 молекул Н₂0 и имеет 8 полостей.

Структура 2 построена из 136 молекул Н₂0 и имеет 16 малых и 8 больших полостей.

Для образования гидратов необходимо наличие капельной воды и определенный термодинамический режим в системе.

Наличие воды в жидкой фазе хотя и является обязательным условием, но не достаточно я образования гидратов.

1 Образование гидратов происходит при определенных Т и Р. На основании экспериментальных работ предложено уравнение связывающее Р и Т гидратообразования.

t_r=20,68p⁰²⁶⁸-17.78, (1)

где t_r - температура гидратообразования, °С

р - давление, которому соответствует t_r, МПа. Наряду с Р значение t_r зависит также от состава газа.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ

Все применяемые методы борьбы с гидратами основаны на изменении энергетических соотношений молекул газа, гидратообразователя и воды.

На практике наиболее широко для борьбы с гидратами применяются следующие методы:

1) осушка газового потока методами сорбции или низкотемпературной сепарации с понижением точки росы по воде ниже минимальной технологической температуры, что исключает конденсацию паров воды, а следовательно и образование гидратов

2)ввод в поток ингибиторов гидратообразования (спиртов)

3)поддержание температуры газового потока выше Т гидратообразования

4) поддержание Р потока ниже Р гидратообразования при заданном Т.
Целесообразность использования того или иного метода определяется технологическими возможностями, а также всестороннего технико-экономического обоснования в каждом конкретном случае.

2 ПАРАФИНИЗАЦИЯ

Основной вопрос при изучении механизма парафинизации – это как идёт накопление парафина:

1) За счёт возникновения и роста кристаллов пар-на на пов-ти трубы;

2) за счёт сцепления с поверхностью образовавшихся в потоке частиц твердой фазы.

Пр-с образования пар-новых отложений сопровождается адсорбцией, кристаллизацией, коагуляцией, сокристаллизацией пар-нов и др.

Основные факторы, влияющие на пр-с пар-низации

t-раоказывает наибольшее влияние на равновесие ж-ть – твердая фаза. Раств-ть пар-на сильно зависит от t-ры и уменьш-ся с увеличением t-ры плавления пар-новых фракций.

Увеличение скорости потока может привести к созданию таких касательных напряжений обусловленных вязкостными силами, что их оказывается достаточно для преодоления внутреннего сцепления между отдельными частицами парафина или твердой поверхностью и частицами парафина.

Сравнительный анализ различных методов борьбы с пар-ноотлож-ми.

Использ-е различного рода присадок по сравнению с другими способами позволяет облегчить пуск к-топровода; уменьшить или полностью исключить смешивание пар-нистого и непар-нистого у/в-го сырья для снижения t-рных хар-к; снизить запар-нивание всего технол-го оборудования; сохранить при транспорте у/в-го сырья тугоплавкие пар-ны.

Применение присадок решает проблему на всем пути сырья от скв-ны до перерабатывающего завода. Широкое применение на нек-х мест-ях нашли реагенты – растворители (частичное растворение или диспергирование отложений и последующее их разрыхление, из-за чего отложения могут выносится потоком сырья). Для удаления АСПО исп-ся различные растворители (горячая нефть, Г-овый к-т, аромат-е углеводороды), но они малоэфф-ны при большом кол-ве отложений.

Хорошие результаты были получены при использовании бутил-бензольной фракции (ББФ)

В промышл. усл-х исп-ют также спирты, керосин.

Основной фактор образования пар-ноотложений, является выкристаллизовывание твердой фазы из насыщенного раствора у/в-го сырья при изменении t-ры. Образование и накопление кристаллов пар-на приводит к агрегир-ю, и в результате образовавшиеся кристаллы отклад-ся на поверх-ти оборуд-я. Для предупр-я этого явления использ-ся вещ-ва, замедл-е пр-с кристаллизации пар-на (депрессаторы, модификаторы).

Основным достоинством модификаторов является удержание парафина в диспергированном состоянии на всём пути движения жидкости от забоя скважины до перерабатывающего завода.

3 СОЛЕОТЛОЖЕНИЯ

При разработке г. и г/к месторождений на заключительной стадии эксплуатации, а в ряде случаев и значительно раньше, в продукции скважины помимо газа и у/в конденсата, конденсационной воды выделяющаяся при его охлаждении, появляется и пластовая вода как правило сильно минерализованная.

Поступлении пл-ой воды (сильно минерализованной) в скв-ны, вызывает серьезные затруднения в эксплуатации. В пл-ой воде распространены: NaCl, MgCl, CaCl, карбонаты (СаСО₃, MgCO₃) и бикорбанаты, сульфаты (СаSO₄), окислы и гидроокиси железа. Эти соли выпадают из раствора при изменении т/д-х усл-й.

Факторы, вливающие на отложение солей.

Основными причинами солеобразования является: снижение Р_пл и t_пл в пр-се отбора Г из скв-ны и смешение минерализованных пл-ых вод с метанолом. По мере продвижения пл-ой воды от забоя к устью снижаются Р и t, это способствует выпадению солей. Выпадение СаСО₃ связано обычно с нарушением карбонатного равновесия, так как в результате снижения Р_пл из рассола десорбируется растворенный СО₂. Потеря раствором какой-то части СО₂ резко смещает карбонатное равновесие в сторону образования СО₂ для восполнения потери и, соответственно, образования нерастворимого осадка СаСО₃. Интенсивное отложение гипса происходит при смешивании попутно-добываемых вод разных горизонтов, когда в одной воде – высокое сод-е ионов кальция, а другой – сульфат – ионов. Кроме того, падение Р по мере эксплуатации скв-ны повышает упругость паров пл-ой воды и способствует ее испарению и повышение концентрации солей в растворе, которые затем выкристаллизовываются и образуют солеотложения. При смешивании минерализованных пл-ых вод с метанолом происходит активное обрастание труб солевыми отложениями, представленными, в основном, солями щелочных и щелочноземельных металлов. Это объясняется тем, что мол-лы метанола активно присоединяют мол-лы воды, образуя довольно прочные водородные связи м/уводородом воды и кислородом гидроксила.

В результате солевой раствор становится перенасыщенным, и из раствора начинают выпадать кристаллы солей. Кроме того, метанол реагирует с ионами щелочных металлов, образуя алкоголяты: СН₃ОН+Nа⁺«СН₃ОNa+Н⁺,

которые являются более сильными основаниями по сравнению с NaОН и КОН и поэтому в их среде легко выпадают кристаллы солей.

Привысоких t-рах на установках регенерации ДЭГа (метанола) происходит активное отложение NaCl и солей жесткости на жаровых трубах в колоннах огневой регенерации и на трубах испарителя в установках паровой регенерации. Это ведет к ухудшению теплообмена, прогоранию и коррозии жаровых труб. Причиной солеотложения в данном случае является понижение растворимости солей в гликолях при повышении t-ры и концентрации гликолей. На пр-с солеотложения влияют ск-ть движения газожидкостного потока, влагосод-е Г, состояние поверхности труб, материалы труб

Сравнительная эффективность различных способов борьбы с отложениями солей

Выбор метода борьбы с солеотложениями зависит от конкретных исходных данных: минерализация воды, солевой состав отложений, температуры, рН среды.

Методы борьбы с отложением солей подразделяются на физические и химические.

Физические методы основаны на применении магнитных, электрических (высокочастотных) и акустических (распространение ультразвуковых волн) полей.

Физические методы предупреждения солеотложения пригодны для защиты отдельных узлов оборудования, работающих в зонах наиболее интенсивного отложения солей. Широкое внедрение эти методов сдерживается отсутствием обоснованных границ их применение и противоречивостью результатов опытно-промышленных испытаний.

Химические методы. К основным химическим методам обработки воды относятся: умягчение воды посредством ионного обмена и применение химических реагентов – ингибиторов солеотложения, получило наибольшее распространение для борьбы с солеотложениями. Наиболее перспективными являются фосфорорганических комплексоны из класса аминоалкиленфосфоновых кислот.

Дата добавления: 2015-08-20