2. Застосування емпіричних формул (рівнянь).
Для визначення умов гідратоутворення природних газів запропонована велика кількість емпіричних рівнянь, що базуються на експериментальних даних, наприклад, формула Гаммершмідта, рівняння Таммана і Криге та інші. Ці рівняння дуже зручні для практичного застосування і дають досить точні результати, але вони не універсальні та придатні тільки для газу певного складу.
Найбільш зручні для практичного застосування емпіричні формули Пономарьова Г.В. [1,3], отримані на основі обробки експериментальних даних для газів різного складу, що дозволяють визначати тиск гідратоутворення з похибкою не більшою 10 % до тиску 50 = 60 ат дляжирних природних газів, з вмістом сірководню від 0 до 15 %, і до тиску 70 = 90 ат для пісних і сухих газів. Рівняння (3) дає похибку 0 = 10 % в інтервалі температур від 0 до мінус 15 °С.
В загальному вигляді залежні умови Р-Т утворення гідратів описуються напівлогарифмічними рівняннями типу lgP=АТ+В. Існує багато розрахункових методів визначення параметрів утворення гідратів природного газу. Один із таких методів запропонував Г.В.Пономарьов [283 Бик Макогон]. Після обробки експериментальних результатів він отримав рівняння для визначення умов утворення гідратів природного газу різної густини:
для Т>273,1 К lgP=2,0055+0,0541(В+Т-273,1), (1)
для Т<273,1 К lgP=2,0055+0,0171(В1-Т+273,1), (2)
де
Р – тиск, кПа; Т – рівноважна температура
гідратоутворення, К; В та В1
– коефіцієнти, які залежать від відносної
густини природного газу
і
подано в таблиці 1.
Таблиця 1
Значення коефіцієнтів В та В1 для змінної густини природного газу
-
В
В1
В
В1
0,56
24,25
77,4
0,72
13,72
43,4
0,58
20,00
64,2
0,75
13,32
42,0
0,60
17,67
56,1
0,80
12,74
39,9
0,62
16,45
51,6
0,85
12,18
37,9
0,64
15,47
48,6
0,90
11,66
36,2
0,66
14,76
46,9
0,95
11,17
34,5
0,68
14,34
45,6
1,00
10,77
33,1
0,70
14,00
44,4
3. Розрахунок умов гідратоутворення за константами рівноваги.
Якщо уявити кристалогідрати природних газів, як тверді розчини молекул газу у воді, можна провести аналогію з розчинами рідин, властивості яких описуються кривими рівноваги рідина = пара і відповідними значеннями константрівноваги.
Рівноважні умови гідратоутворення можна визначити за допомогою констант фазової рівноваги газ – гідрат.
Визначення рівноважних умов гідратоутворення природного газу даного складу за допомогою констант рівноваги проводиться таким чином [1, 3]:
– для заданих умов (температури і тиску) за графіками знаходять значення констант рівноваги для кожного компоненту газу;
– розраховують відношення мольної долі кожного компонента до його константи рівноваги Yi/Ki ;
– визначають суму відношень Yi/Ki для всіх компонентів газу.
Якщо сума Yi/Ki = 1, то це відповідає рівноважним умовам гідратоутворення, тобто за будь-якого зниження температури або підвищення тиску починається гідратоутворення. Наведені вище методи визначення умов гідратоутворення малоприйнятні для практичного застосування, тому що для отримання більш - менш достовірних результатів потрібне знання багатьох факторів. Навіть якщо є можливість точного визначення компонентного складу газу в даний момент, то визначення кількості технологічних домішок і, перш за все інгібіторів гідратоутворення, здатних значно викривити результати розрахунків, є задачею складною.