Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

Кафедра нефтегазового дела и нефтехимии

Реферат на тему:

«Образование газогидратов при транспортировке газа и методы борьбы с этим процессом»

Выполнил: студент гр. М3102а

Буянтуева С.С.

Проверил: профессор

Шкабарня Н.Г.

г. Владивосток 2017

Содержание

Введение

История развития разработки газогидратов в мире

Условия образования газовых гидратов в магистральных газопроводах и технологических трубопроводах компрессорных станций

Способы предупреждения образования гидратов

Способы борьбы с гидратообразованием

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Надёжная работа магистрального газопровода и компрессорных станций напрямую зависит от качества транспортируемого газа. В силу неоднородности и разрозненности месторождений проблема контроля качества газа является основным критерием надёжности, особенно по такому параметру как влагосодержание газа. Это связано с тем, что при течении влажного газа в трубопроводе происходит образование газовых гидратов, которое приводит к значительному увеличению гидравлического сопротивления и снижению пропускной способности трубопроводов вплоть до их полного закупоривания, что, в свою очередь, способствует возникновению аварийных и опасных ситуаций, а также к нарушению работы оборудования.

Для образования газовых гидратов необходимо одновременное выполнение трёх условий: наличие влаги в газе, низкая температура и высокое давление газа. Все эти условия выполняются на магистральном газопроводе, и на технологических трубопроводах компрессорных станции. При определённых термобарических условиях влага, которая находиться в газе из газообразного состояния может переходить в состояние гидрата, минуя фазу конденсации в жидкость.

На практике, фактический расход метанола на предприятиях добычи и трубопроводного транспорта газа, как правило, завышен вследствие его нерационального использования при ликвидации гидратной пробки. Это связано с тем, что на предприятиях добычи и трубопроводного транспорта зачастую отсутствуют системы мониторинга и контроля над процессом гидратообразования.

История развития разработки газогидратов в мире

Газовые гидраты -- твердые кристаллические соединения, образующиеся при определенных термобарических условиях из воды (водного раствора, льда, водяных паров) и низкомолекулярных газов. Внешне напоминают лед или снег. При умеренном давлении газовые гидраты природных газов существуют вплоть до 20-25 °C. Различают техногенные и природные газовые гидраты:

· техногенные гидраты могут образовываться в системах добычи газа: в призабойной зоне, в стволе скважины, в шлейфах и внутрипромысловых коллекторах, в системах промысловой и заводской подготовки газа, а также в магистральных газотранспортных системах. В технологических процессах добычи газа гидраты выступают как нежелательное явление, в связи с этим разработаны и совершенствуются методы предупреждения и ликвидации гидратов.

· природные газовые гидраты могут образовывать скопления, имеющие в перспективе промышленное значение, а также находиться в рассеянном состоянии. Идентифицирован новый тип рассеянных газовых гидратов в зоне многолетнемерзлых пород -- реликтовые газовые гидраты, сохранившиеся благодаря эффекту самоконсервации. В ряде случаев природные газовые гидраты рассматриваются как серьезное осложняющее обстоятельство, приводящее к технологическим осложнениям при бурении и эксплуатации скважин на нефть и газ, при содержании плавучих платформ и т. п.

Начало исследований газовых гидратов восходит к 1800-м годам, когда ученые впервые получили газогидраты в лабораторных условиях. В последующие долгие десятилетия лабораторные эксперименты продолжались, но никто не ожидал, что газогидраты могут формироваться в естественной среде. Затем, в 1930-х годах, в газопроводах были обнаружены техногенные газогидраты, которые иногда блокировали потоки природного газа. Это спровоцировало новый виток научных исследований, направленных на предупреждение образования газогидратов в процессе транспортировки природного газа. Наконец, в 1960-х годах началась разработка Мессояхского месторождения в Западной Сибири, которая позволила открыть природные газовые гидраты. В 1970-х годах они были обнаружены в образцах из скважины на Северном склоне Аляски и на дне Черного моря. Результаты исследований 1980-х годов привели к тому, что газовые гидраты стали рассматриваться как новый и потенциально обширный источник метана. И с 1990-х годов в мире проходят целенаправленные и широкомасштабные программы по обнаружению и разработке газовых гидратов.

Впервые в России с природными газогидратами в пластовых условиях встретились при освоении Мессояхского месторождения. Первоначально некоторые эксплуатационные скважины были пробурены со вскрытием всей продуктивной толщи, верхняя часть которой, как было выявлено впоследствии, представляла из себя гидратонасыщенную залежь. При исследовании и работе скважин, вскрывавших всю продуктивную тодщу, а также скважин со вскрытием только нижней безгидратной части залежи были замечены существенные отличия.

Условия образования газовых гидратов в магистральных газопроводах и технологических трубопроводах компрессорных станций

Современный магистральный газопровод представляет собой весьма сложное, ответственное и дорогостоящее сооружение, предназначенное для многолетней безотказной эксплуатации. Гидратообразование характерно для всех магистральных газопроводов, за исключением тех газопроводов, по которым транспортируют осушенный газ с точкой росы паров воды ниже минимальной рабочей температуры. В условиях недостаточной осушки газа от паров воды, как правило, образуются гидраты. Поэтому проблема образования гидратов весьма актуальна для решения вопроса о безотказной работе магистральных газопроводов, так как гидраты могут закупорить частично или полностью проходное сечение трубопровода, что в ряде случаев приводит к серьёзным осложнениям при эксплуатации и даже к крупным авариям. Затраты нефтегазовых компаний на предупреждение и борьбу с газогидратными пробками составляют значительную часть стоимости эксплуатации месторождений и транспорта газа. Поэтому сокращение эксплуатационных затрат на предупреждение и борьбу с гидратообразованием в промысловых системах добычи газа и дальнейшего его транспорта вызывает немалый интерес со стороны многих добывающих и эксплуатирующих компаний нефтегазовой отрасли.

Гидраты углеводородных газов являются неустойчивыми соединениями углеводородов с водой и представляют собой белые кристаллы, внешне похожие на снег или лед. Они состоят из одной или нескольких молекул газа (метана, пропана, углекислого газа и др.) и воды. Основными факторами, определяющими условия образования гидратов, являются состав газа, его давление, температура, полное насыщение газа парами воды. газогидрат магистральный трубопровод компрессорный

Газовые гидраты в качестве причины, осложняющей эксплуатацию газопроводов, впервые (в 1934 г.) назвал американец Е.Г. Хаммершмидт. Им было установлено, что газовые гидраты могут образовываться и накапливаться в газопроводах, вызывая их закупорку.

Наиболее часто закупорки газопровода происходят в зимний период в связи значительным охлаждением движущегося в трубопроводе газового потока. Образование гидратов может иметь место на всех газопроводах, за исключением транспортирующих газ с точкой росы паров воды ниже минимальной рабочей температуры (см. рис. 1, 2).

Рис.1 Газогидратная пробка, извлеченная из трубопровода

Рис.2 Схема образования гидратов в горизонтальной трубе 1-газопровод; 2-гидраты.

К технологическим факторам, влияющим на образование гидратов, относят:

а) недостаточно тщательные продувки газопровода перед пуском;

б) отсутствие конденсатосборников и продувочных патрубков в пониженных местах газопровода или нерегулярное удаление из них скапливающейся жидкости;

в) недостаточную очистку газа до подачи его в магистральный газопровод.

Знать места возможного гидратообразования очень важно для своевременного их предупреждения. Эксплуатация промысловых газосборных сетей и магистральных газопроводов производится, как правило, в условиях турбулентного режима, когда жидкая вода, конденсирующая из газа и не отделенная в сепараторах, переносится газовым потоком в виде пленочной или мелкодисперсной капельной жидкостью. Поэтому почти вся жидкая вода, выпадающая из газового потока в определенных условиях, может переходить в гидраты.

Для правильного определения места образования гидратов необходимо иметь следующие данные:

* состав газа, его плотность;

* изменение давления;

* изменение температуры;

* влажность газа.

Зная влажность и состав подаваемого газа, а так же зависимость этих параметров от давления и температуры, можно определить время начало образования гидратов, место и скорость накопления их в газопроводе. Это позволяет своевременно принять надлежащие меры.

Если точка росы лежит выше равновесной кривой гидратообразования, то гидраты образуются в точке пересечения линии изменения температуры в газопроводе с кривой равновесной температуры гидратообразования. Если точка росы лежит ниже равновесной кривой гидратообразования, но выше минимума температурной кривой в газопроводе, гидраты образуются в точке росы. В условиях, когда точка росы лежит ниже равновесной кривой гидратообразования и ниже кривой изменения температуры в газопроводе, гидратообразование невозможно.

При возникновении условий гидратообразования гидратная пробка быстро нарастает на данном участке газопровода по мере поступления воды и гидратообразователя. При этом происходит выделение паров воды из газа, что снижает упругость паров воды на определенную величину и ускоряет процесс образования локальной гидратной пробки.

Условия образования и разложения гидратов природных газов неидентичны. Давление начала разложения гидратов значительно ниже давления начала образования гидратов при одной и той же температуре. Снижение равновесного давления разложения ниже давления образования гидратов происходит в результате снижения давления паров воды над образующимися гидратами.

В настоящее время, как на стадии проектирования газопроводов, так и после их ввода в эксплуатацию решаются вопросы предотвращения и удаления гидратных пробок.

Способы предупреждения образования гидратов

Поддержание температуры потока газа выше температуры гидратообразования с помощью подогревателей, теплоизоляции трубопроводов подбора режима эксплуатации, обеспечивающего максимальную температуру газового потока. Понижение температуры точки росы газа:

* уменьшением давления при транспорте газа (при этом наряду с понижением температур точек росы снижается также температура начала образования гидратов);

* нейтрализацией воды, выпадающей в жидком виде;

* очисткой газа от паров воды - газоосушка.

Уменьшение давления при транспорте газа обычно используется только для ликвидации гидратных пробок, но не как средство предупреждения образования гидратов, потому что это связано с одновременным уменьшением пропускной способности газопровода. Для понижения точки росы газа нейтрализацией выпадающей воды в поток газа вводят ингибиторы.

В качестве ингибиторов гидратообразования используются метанол и этиленгликоль. Эффективность их применения зависит от условий гидратообразования. Ингибиторы, введенные в поток природного газа, частично поглощают водяные пары и переводят их в раствор, не образующий гидратов или же образующий их при более низких температурах.

Уменьшение плотности газа извлечением из него тяжелых углеводородов. При этом увеличивается давление и снижается температура, при которых начинают образовываться гидраты.

Способы борьбы с гидратообразованием

1. Закачка в газопроводы ингибиторов. В качестве ингибиторов могут применяться метиловый спирт (метанол), раствор диэтиленгликоля (ДЭГ), триэ-тиленгликоля (ТЭГ) и раствор хлористого кальция. Широкое применение для борьбы и ликвидации уже образовавшихся гидратных пробок получил метанол (СН3ОН).

2. Снижение давления при образовании гидратной пробки, что приводит к разложению гидрата. Давление снижают следующим образом: отключают участок газопровода, в котором образовалась пробка, и через продувочные свечи с обеих сторон пробки сбрасывают из него газ в атмосферу. Сбрасывать газ нужно постепенно, не допуская хотя бы незначительного перепада. Для этого на обводах кранов устанавливаются манометры, и между кранами создается надежная связь. Ранее применялось одностороннее стравливание газа между одним из кранов и гидратной пробкой. Однако такой метод рекомендован быть не может, так как имелись случаи, когда одностороннее давление газа с силой сдвигало пробку, и получался гидравлический удар, приводивший к повреждению крана. Снижение давления дает положительный эффект при ликвидации гидратной пробки образовавшейся при положительных температурах. При отрицательных температурах этот метод не дает результата.

3. Подогрев газа и локальный подогрев мест отложения гидратов и образования гидратных пробок.

Заключение

Благодаря экспериментальным и теоретическим исследованиям термодинамики, кинетики и физико-химических свойств газовых гидратов проводимыми зарубежными и отечественными учеными, среди которых работы Е.Г. Хаммершмидта, Б.В. Дегтярева, Э.Б. Бухгалтера, В.А. Хорошилова, В.И. Семина, В.А. Истомина, В.Г. Квона, Ю.Ф. Макогона, А.Г. Бурмистрова, В.П. Лакеева, В.Ш. Шагапова, Р.Р. Уразова, Н.Г. Мусакаева, В.С. Якушева и других, с помощью инженерных расчетов можно определить время начала образования гидратов, место и скорость накопления их в газопроводе.

Однако, существующие методики предупреждения гидратообразования в системах сбора, промысловой подготовки и транспорта газа, как правило, не учитывают совместное проявление таких процессов, как течение газа в трубопроводе при наличии фазовых переходов, отложение твердой фазы на стенки трубопровода, теплообмен трубопровода с окружающей средой.

Поэтому, в целях минимизации себестоимости добычи и транспорта газа, актуальной задачей является совершенствование существующих и разработка новых методик предупреждения гидратообразования, учитывающих комплексное влияние всех процессов протекающих при эксплуатации газопроводов.

Список использованной литературы

1. Hammerschmidt E. G. Formation of gas hydrates in natural gas transmission lines // Industrial and Engineering Chemistry--1934. --vol. 26. --№8. --P. 851-855.

2. Макогон Ю.Ф. Гидраты природных газов. М.: Недра, 1974. С. 14-53.

3. Катц Д.Л., Корнелл Д., Кобаяши Р., Поеттманн Ф.Х., Вери Дж. А, Еленбаас Дж., Уайнауг Ч.Ф. Руководство по добыче, транспорту и переработке природного газа. М.: Недра, 1965. 531 с.

4. Мусакаев Н.Г., Уразов Р.Р. Превентивные методы борьбы с гидратообразованием в трубопроводах // Нефть и газ. 2006. № 1. С. 50-56.

5. Шагапов В.Ш., Уразов Р.Р. Характеристики газопровода при наличии гидратоотложений // Теплофизика высоких температур. 2004. Т. 42, № 3. С. 461-468.

6. Уразов Р.Р. Динамика накопления газогидратных отложений в действующих газопроводах // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа : Тезисы докладов научно-практической конференции (Уфа, 25 мая 2005 г.). Уфа: ТРАНСПЭКТ, 2005. С. 135-137.

7. Бекиров Т. М., Ланчаков Г. А. Технология обработки газа и конденсата. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2016. -- 596 с.

8. Ширяев Е. В. Методы борьбы с гидратообразованием и выбор ингибитора гидратообразования при обустройстве газового месторождения «Каменномысское море» // Молодой ученый. -- 2015. -- №17. -- С. 323-326.

9. Дегтярёв Б. В. Борьба с гидратами при эксплуатации газовых скважин в районах Севера (практическое руководство) / Б. В. Дегтярёв, Г. С. Лутошкин, Э. Б. Бухгалтер. М.: Недра, 1969. -- 120 с. 3. Жданова Н. В., Халиф А. Л. Осушка углеводородных газов. М.: Химия, 1984. Переизд. 2016 -192 с.

10. https://moluch.ru/archive/97/21694/

11. https://cyberleninka.ru/article/v/osobennosti-osvoeniya-gazovyh-gidratov-kriolitozony

12. http://neftandgaz.ru/?p=448

Размещено на Allbest.ru