Обеспечение безгидратного режима работы газопромысловых коммуникаций (стр. 10 из 17)

Разложение гидратов снижением давления в комбинации с вводом ингибиторов происходит гораздо быстрее, чем при использовании каждого метода в отдельности.

Ликвидация гидратных пробок в трубопроводах природных и сжиженных газов методом подогрева. При этом способе повышение температуры выше равновесной температуры образования гидратов приводит к их разложению. На практике трубопровод подогревают горячей водой или паром. Исследования показали, что повышение температуры в точке контакта гидрата и металла до 30 - 40°С достаточно для быстрого разложения гидратов.

4.2 Ингибиторы для борьбы с образованием гидратов

На практике для борьбы с образованием гидратов широко применяют метанол и гликоли. Иногда используют жидкие углеводороды, ПАВ, пластовую воду, смесь различных ингибиторов, например метанола с растворами хлористого кальция и т.д.

Метанол обладает высокой степенью понижения температуры гидратообразования, способностью быстро разлагать уже образовавшиеся гидратные пробки и смешиваться с водой в любых соотношениях, малой вязкостью и низкой температурой замерзания. Упругость паров чистого метанола и его водных растворов определяют по графику, приведенному на рисунке 4.2.

Метанол - сильный яд, попадание в организм даже небольшой дозы его может привести к смертельному исходу, поэтому при работе с ним требуется особая осторожность.

4.2.1 Ввод метанола

Наиболее распространен на газовых промыслах способ подачи метанола (СН₃ОН) в струю газа. При этом он образует с парообразной и жидкой влагой спиртоводные смеси, температура замерзания которых значительно ниже нуля. Пары воды поглощаются из газа, что значительно снижает точку росы, и, следовательно, создаются условия для разложения гидратов или для предупреждения их образования.

Основным условием эффективного действия метанола является взаимодействие паров воды с парами метанола и дальнейшая конденсация их, что приводит к значительному понижению влагосодержания газа. Наибольшая эффективность метанола может быть достигнута с применением его в качестве средства, предупреждающего гидратообразование, а не для разрушения уже образовавшихся гидратов. При этом метанол необходимо впрыскивать в газовый поток, обеспечив хорошее распыление и смешение с общим газовым потоком. Для борьбы с гидратообразованием на групповом пункте предусматривается одна (иногда две) метанольная установка (рисунок 4.3), состоящая из метанольного бачка 1, емкости для хранения метанола 2, ручного насоса 5 типа БКФ - 2, обвязочных трубопроводов и вентилей. Метанол вводится, как правило, после сепараторов первой ступени под избыточным давлением, равным разности между давлением высоконапорной скважины, с которой соединен метанольный бачок, и давлением скважин, в которые вводится метанол, что составляет около 30 - 50 кгс/см². Количество вводимого в газопровод метанола для разложения образовавшихся гидратов определяют по графикам (рисунок 4.4, 4.5).

Рисунок 4.3 - Схема группового пункта сбора и очистки газа.

1 - метанольный бачок; 2 - емкость для хранения метанола; 3 - емкость конденсата; 4 - штуцер регулируемый; 5 - ручной насос; 7 - сепаратор циклонный; К - линии конденсата

Сначала следует найти необходимое процентное содержание метанола в газе для разложения гидратов (см. рисунок 4.4), а затем по рисунку.4.5 соответствующий этому проценту расход метанола в килограммах на 1000 м³ газа.

10 – 5 0 5 10 15 20

Температура,°C

Рисунок 4.4 - Содержание метанола (в %) в газе, необходимое для разложения гидратов при различных давлениях и температурах

Рисунок 4.5 - Удельный расход метанола (кг/сут) для разложения гидратов, определяемый по содержанию метанола (%), давлению и температуре

Удельный расход метанола, необходимый для предотвращения гидратообразования при наличии в газе парообразной и жидкой влаги, определяется по формуле:

е_м = x (a + D e / 100), кг/1000 м^3, (4.1)

где х - весовая концентрация метанола в воде в % (определяется по рисунку 4.6, исходя из снижения точки замерзания раствора t = t₀ - t); t - температура гидратообразования; a = e_мг /x - отношение содержания метанола в газе, обеспечивающего насыщение газа, к весовой концентрации в воде в кг (СН₃ОН) 1000 м³ /% вес (СН₃ОН) в воде при нормальных условиях (определяется по рисунку 4.7 для данных р и t), Dе - содержание жидкой влаги в месте подачи метанола (кг/1000 м³) определяется экспериментально, а также приближенно:

е = е’_{н -} е’’_н, (4.2)

где е’_н - начальное влагосодержание; е’’_н - влагосодержание в точке ввода метанола. Величины е'_н и е"_н определяют для начальных и данных р и t. Суточный весовой расход метанола, необходимый для предотвращения гидратообразования, будет:

Q_м. = Q_{м. г.} + Q_{м. ж.} = e_мQ, кг/сут., (4.3)

Где Q_{м. ж.} = Qe*x/100.

Здесь Q - дебит газа при нормальных условиях в тыс. м³/сут; Q_{м. ж. -} количство метанола, насыщающего жидкую влагу, в кг/сут; Q_{м. г. -} количество метанола, необходимое для насыщения газа, в кг/сут; Q_м - общее количество метанола, необходимое для предотвращения гидратообразования, в кг/сут.

Из формул (4.1) и (4.3) видно, что чем меньше содержание жидкой влаги в газе, тем меньший требуется расход метанола.

Рисунок 4.6 - Весовой процент метанола в воде х, необходимый для предотвращения образования гидратов, в зависимости от температуры, соответствующей снижению точки замерзания раствора At = t₀ - t (t₀ - температура образования гидратов, t - температура газа в газопроводе)

Рисунок 4.7 - Отношение содержания метанола в газе к весовому проценту его в воде, для предотвращения образования гидратов в зависимости от давления и температуры в точке образования гидратов

4.2.2 Ввод электролитов

Для борьбы с гидратообразованием все большее применение находят электролиты и, в частности, водные растворы хлористого кальция. Это недорогой, безопасный и достаточно эффективный антигидратный ингибитор.

Водные растворы хлористого лития также относятся к сильным электролитам, а свойства гигроскопичности их гораздо выше, чем у хлористого кальция.

Ранее было установлено, что наиболее эффективным антигидратным ингибитором является 30 % - ный раствор хлористого кальция.

При сопоставлении величины понижения равновесной температуры гидратообразования, в присутствии растворов хлористого лития в зависимости от его концентрации с аналогичными характеристиками других антигидратных ингибиторов (рис.4.8) установлено, что исследованные растворы наиболее эффективны.

Так, если растворы хлористого кальция плотностью 1,08 снижают равновесную температуру на 3,5°С, то растворы хлористого лития этой же плотности приблизительно на 14°С. Дальнейшее повышение плотности раствора хлористого лития приводит к еще большему эффекту. При растворе плотностью 1,1 кристаллогидраты не были получены даже тогда, когда давление в системе было поднято до 240 кгс/см², а температура снижена до 0,9°С.