Разработка газовых месторождений

1. Влажность газа и образование гидратов.

Влагосодержание природного газа является важнейшим параметром, который определяет в значительной мере технологические режимы эксплуатации скважин и газопромысловых сооружений. Содержание во­дяных паров в газе характеризуется: абсолютной влажностью - W, относительной влажностью - W.

Абсолютная влажность W показывает массу водяных паров в еди­нице объема газовой смеси, приведенной к нормальным условиям (+20°С и 760мм.рт.ст.) и измеряется в r/м³ или кг/1000м³.

Относительная влажность W - это отношение фактического со­держания паров воды в единице объема газа при данных Р и Т к его влагоемкости, т.е. к количеству водяных паров в том же объеме и при тех же Р и Т при полном насыщении.

Относительная влажность измеряется в долях единицы или в про­центах. Полное насыщение оценивается как 100%.

Влагосодержание природного газа зависит от давления; температу­ры; состава газа; минерализации воды. В процессе эксплуатации место­рождений значения температур и давлений во всей цепочке технологи­ческого оборудования изменяются.

Снижение температуры вызывает уменьшение водяных паров в га­зовой фазе. В самом пласте происходит увеличение влагосодержания газа, так как пластовое давление Р_пл(t) падает. Следовательно, объем добываемой конденсатной влаги по мере разработки и эксплуатации за­лежи возрастает.

Влажность газа опр-ся по ф-ле:

W =А/Р+ B

где А - коэффициент, равный влагосодержанию идеального газа;

Р-заданное давление, кгс/см²;

В-коэффициент, зависящий от состава газа. Коэффициенты А, В находят в специальной литературе.

Кристаллогидраты природных газов

Большинство компонентов природного газа (метан, этан, пропан, углекислый газ, сероводород, азот) в соединении (в контакте) с водой образуют кристаллогидраты, существующие при определенных давлени­ях и температурах.

Кристаллогидраты - это физическое соединение молекул газа и во­ды. Вода образует объемную кристаллическую решетку - каркас, внутри которой располагаются молекулы газа. Внешне похожи на рыхлый жел­товатый лед. В одном объеме (1м³) гидратов содержится до 0,8 м³ воды и до 180 м³ природного газа, приведенного к стандартным условиям. Про­цесс гидратообразования определяется давлением, температурой, соста­вом газа, составом воды.

2. Дросселирование газа, коэффициент Джоуля-Томсона

При движении газа по технологическому оборудованию происходит снижение (иногда резкое) давления и расширение газового потока. Такое явление отмечается на штуцерах, клапанах, кранах, задвижках, при входе в сепараторы, а также при резкой смене диаметра трубопропровода. Расширение газа обычно сопровождается изменением температуры.

Изменение температуры газа при его адиабатическом расширении (дросселировании) получило название эффекта Джоуля-Томсона. Адиа­батическое расширение - расширение, происходящее в энергетически изолированной системе, т.е. без обмена теплотой или работой.

Изменение температуры газа при снижении давления на 0.1 МПа называется коэффициентом Джоуля-Томсона Ei. Значение коэффици­ента изменяется в широких пределах и может быть положительным или отрицательным. Коэффициент Ei зависит от диапазонов изменения дав­лений и температур, при которых происходит дрессирование, и от тепло­емкости самого газа.

Для природных газов Ei можно определить из выражения

Еі = Tкр f(Еі)/РкрСр

где Ср - изобарная теплоемкость, ккал/кг.моль°С,

f(Еi) - функция определяется по специальному графику.

Для оценки изменения температуры газа при его дрессировании можно пользоваться специальными графиками. Коэффициент Джоуля-Томсона рассчитывается и по данным непосредственных замеров темпе­ратур и давлений до и после дросселирования.