Использование ингибиторов для полного разложения гидрата

Это один из наиболее интенсивных методов ликвидации гидратов в системах добычи и транспорта Г. При этом разрушение гидратов проводят без длительной выдержки ГПр-а после подачи ингибитора. Ингибитор подают при снижении Р до Р_атм.

t-ра вводимого раствора ингибитора:

t_p=L₁/M_h–C_h×(t_o–t_k)/(K_p×C_p) (3)

Коэффициент кратности вводимого раствора по отношению массы раствора ингибитора к массе гидрата m_h:

К_р=m_p/m_h (4)

Теплоемкость раствора ингибитора:

C_p=C_в(100–W_о)/100+С_и×W_о/100 (5)

где С_и – теплоемкость чистого ингибитора, кДж/(кг×^оС); W_о – начальная массовая концентрация ингибитора, %.

Конечную t-ру t_к в уравнении (3) принимают не ниже t-ры замерзания раствора ингибитора, определяемой по уравнения (6) или кривыми на рис. 4, 5.

t_к= –(a×W_k²+в×W_k) (6)

где а, в – постоянные величины для данного ингибитора.

Конечная концентрация ингибитора после разложения гидрата: W_кон=W_o/(1+b/К_р) (7)

b=18×n/М_к (8)

где n – отношение числа мол-л воды к числу мол-л Г в моле гидрата.

Приведенные графики могут быть использованы для опр-ия необх-ого кол-ва ингибитора при заданном знач-и его начальной t-ры или необх-ой t-ры раствора при выбранном знач-и коэффициента кратности.

Комбинированный метод ликвидации гидратов

Ввод ингибитора с последующим снижением давления - один из наиболее эффективных способов ликвидации гидрата в газопроводе - состоит в отключении участка газопровода, в закачке раствора ингибитора в газопровод и снижения давления. Через определённый период времени ингибитор удаляют из газопровода, участок подключают к газопроводу.

Порядок проведения подготовительных работ по ликвидации гидратов следующий.

1) Определяют объём и характер распределения гидратов в газопроводе.

2) Определяют возможность отключения газопровода и время в течение которого необходимо ликвидировать гидраты.

3) В зоне существования гидрата на участке наибольшей глубины устанавливают дренажные устройства для удаления жидкости из нижней части трубы.

4) Над гидратной пробкой в газопроводе устанавливают устройства для ввода раствора ингибитора.

5) Оценивают массу воды в гидрате (т):

m_во=0,8V (4)

где V - объем гидрата, м³.

6) Определяют равновесную температуру гидратообразования при заданном давлении в газопроводе.

7) Задаются значением кратности раствора ингибитора по отношению к массе воды в гидрате (S) и определяют значение конечной концентрации ингибитора

S=m_p/m_во=m_p/0,8V (5)

где m_р - масса раствора ингибитора, т

W_к=SW_н / (1+S) (6)

где W_н, W_к - соответственно начальная и конечная массовая концентрация ингибитора, %.

8) Определяют минимальную допустимую температуру в газопроводе после снижения давления

t_к= - (a + вWk) (7

где а, в - постоянные величины для данного ингибитора, определяют по следующим данным

Ингибитор	CH3OH	LiCl	CaCl2	NaCl	MgCl2	Ca(NO3)2
а*10^4	89,2	1066,7	225,0	450,0	580,0	75,0
в*10^2	66,1	16,7	17,5	5,0	23,0	17,5
Wmax, %		17,0	26,0	22,0	23,0	34,0

 

9) Определяют минимально допустимое конечное давление Р_к, соответствующие равновесному давлению гидратообразования для данного состава при температуре t_к.

10) Определяют разность температур грунта (t_гр) и минимально допустимую её величину

(8)

11) Определяют величину Z по рисунку 1.

 

Рисунок 1 – Зависимость параметра z от Δt

12) Определяют зависимость G от величины Z

Z…1 2 3 4 5 6

G…0 0,62 1,33 2,2 3,05 4,0

13) Измеряют влагонасыщенность грунта непосредственно вблизи газопровода

, (9)

где V_в, V_пор - соответственно объёмы воды и пор в образце грунта. Определяют величину F по рисунку 2.

 

Рисунок 2 – Зависимость параметра F от радиуса трубы

14. Время ликвидации гидратов t определяют по выражению

Порядок проведения работ по ликвидации гидратов комбинированным методом следующий:

1) отключают участок газопровода с гидратом двумя ближайшими кранами с обеих сторон;

2) подают в газопровод к гидратной пробке расчётное количество ингибитора;

3) снижают давление в участке до расчетной величины;

4) при этом давлении выдерживают газопровод с ингибитором в течении расчётного времени;

5) удаляют раствор ингибитора из газопровода.

Метод рекомендуется для газопроводов, уложенных в грунт.

Для наземных газопроводов в зимнее время следует применять другие методы разрушения гидратов.

 

Мех-м пар-низации

Пар-ны могут откладываться за счет: 1) возникновения и роста кристаллов пар-на на пов-ти трубы; 2) сцепления с поверхностью образовавшихся в потоке частиц твердой фазы. Для понимания мех-ма накопления пар-нов нужно выяснить: 1) влияние природы поверхности материала оборудования на силы сцепления, возникающие м/у кристаллами и поверхностью; 2) влияние изменения гидродинамических пар-ров на отложение пар-нов при движении у/в-го сырья; 3) влияние воды, АСПО, мех.примесей, растворимых легких УВ, пузырьков Г, сернистых соединений, t-ры и давления, состава твердых пар-нов; 4) накопление пар-новых отложений как в начальном периоде, так и в последующем, осуществляемое в основном за счет возникновения и роста кристаллов пар-на непосредственно на поверхности и образовавшейся смоло-пар-новой прокладке; 5) скопление кристаллов пар-на при снижении растворяющей способности, образующие на любой поверхности; 6) сдвиг пар-новых отложений с поверхности, предшествующих их срыву.

Пр-с образования пар-новых отложений на стенках труб при движении у/в-го сырья сопровождается адсорбцией, кристаллизацией, коагуляцией, сокристаллизацией пар-нов и др.

Пр-с адсорбции относится к поверхностным явлениям, протекающим на границе раздела соприкасающихся фаз: ж-ть – твердое тело. В результате адсорбции на поверхности твердого тела формируется слой мол-л и атомов, способных удерживаться на ней. При этом справедлив ряд закономерностей:

1) чем лучше среда растворяет адсорбтив, тем хуже идет пр-с адсорбции;

2) чем больше теплоты выделяется при смачивании твердой поверхности средой, тем хуже идет пр-с адсорбции растворенного вещества;

3) преимущественно адсорбируется то вещество, к-е на границе раздела фаз в большей степени выравнивает разность полярностей контактирующих фаз.

Сила взаимодействия контактирующих фаз max для полярных веществ и минимальна для неполярных. Пар-н относится к неполярным веществам. Ориентация неполярных мол-л на поверхности металлов ввиду малой энергии их связи нарушается механическим воздействием или тепловым движением и становится возможной миграция ад-ных мол-л на поверхности ад-та.

Адсорб-но активными при контакте у/в-го сырья с твердой фазой являются смолы, асфальтены, нафтеновые кислоты. Однако в отличие от нефти, присутствие в у/в-ых к-тах указанных комп-тов незначительно, поэтому и влияние их на пр-с ад-и гораздо слабее.