Физико-химические свойства природных газов. Пересчет состава газа и конденсата, страница 13

Гидраты могут образовываться на всем пути движения газа вплоть от призабойной зоны пласта – забоя – ствола скважины – газосборных сетей – УКПГ – Магистральный газопровод – и даже до потребителя. Для предотвращения гидратов используется:

– перед подачей газа в магистральный газопровод приводится осушка газа, чем обеспечивается безгидратная работа системы дальнего транспорта и потребителя;

– на пути от забоя до УКПГ применяются следующие технологические операции и методы:

а) подогрев газа, теплоизоляция скважин и газосборных сетей, т.е. обеспечение температуры на всем пути выше температуры гидратообразования. Для подогрева забоя, ствола и шлейфов используются электрические и огневые подогреватели специальных конструкций.

б) подача ингибиторов гидратообразования. Это такие химические реагенты, которые предупреждают гидратообразование. В качестве ингибиторов гидратообразования используются спирты (метанол, этанол), гликоли (ЭГ, ДЭГ, ТЭГ, ПГ), раствор хлористого кальция, растворы электролитов. Ингибиторы вводятся по пути движения газа от забоя до УКПГ, обычно перед зоной, где возможно гидратообразование.

Удельный расход нелетучего ингибитора (гликоли, раствор СаСl₂) рассчитывается по формуле:

(2.8.5)

Удельный расход метанола – летучего ингибитора рассчитывается по уравнению:

(2.8.6)

где W₁ – влагосодержание газа до поступления в технологическую линию (в пластовых условиях); W₂ – влагосодержание в точке предотвращения гидратообразования, кг/1000м³; С₁ – концентрация ингибитора в растворе, используемом для ингибирования, % масс; С₂ – требуемая концентрация ингибитора, обеспечивающая предотвращение гидратов в защищаемой точке, % масс; q_г2 – количество метанола, растворяющееся в газовой фазе при условиях (Р, Т) в защищаемой точке, кг/1000м³; q_г1 – количество метанола, содержащееся в поступающем газе, г/м³ (кг/1000м³); q_к2 – количество метанола, растворяющееся в углеводородном конденсате при условиях в защищаемой точке, г/м³ (кг/1000м³); q_к1 – количество метанола, содержащееся в поступающем с газом углеводородном конденсате, г/м³ (кг/1000м³).

Общий расход ингибитора при расходе (дебите) газа Q будет равен G₀:

G₀=G∙Q,  кг/сут                                                                               (2.8.7)

Для определения минимальной массовой концентрации ингибитора – С₂ используют формулу:

(2.8.8)

где М – мол. масса; К – коэффициент для различных ингибиторов С₂; Δt – снижение температуры.

Ингибитор	М	К	К/М
Метанол Этанол ЭГ ПГ ТЭГ ДЭГ	32 52 62,1 76,1 150,2 106,1	1220 1220 2195 2195 2195 2425	38,12 23,46 33,35 28,84 14,61 22,88

Для раствора хлористого кальция формула имеет вид:

Δt=0,0275∙С₂²                                                                                  (2.8.9)

Технология ввода ингибитора в скважину и газосборную сеть может производиться индивидуально или централизовано.

Плотность гидратов  ρ_гидр=873+6,3∙ρ (890÷917 при 10 МПа)

А₂, СН₄, Н₂S – малые полости I

C₂H₆, CO₂ – большие полости I

C₃H₈, iC₄H₁₀ – большие полости II.

1 кг гидрата (в среднем) равен –0,128 кг СН₄+0,872 кг Н₂О.

При соответствующих условиях из 100 м³ газа – СН₄=600 кг гидрата, объем которых – 0,6 м³, т.е. в 170 раз меньше объема метана.

Природные гидраты газов.

Гидраты природных газов образуются при разработке и эксплуатации месторождений на всем пути от пласта и до УКПГ. Генетически такие гидраты называются техногенными гидратами. В пластовых условиях могут быть созданы термодинамические условия для гидратообразования, т.е. температура и давление будут соответствовать в пласте равновесным для гидратообразования. Такие – природные гидраты.

По утверждению ряда исследователей (Ю.Ф. Макогон) 25% территории суши и около 90% акватории Мирового океана соответствуют условиям накопления и сохранения природных газов в твердом гидратном состоянии. Зоны распространения ММП являются, в первую очередь, перспективными в качестве объектов, где возможны условия для гидратообразования.