10. Определение расхода нелетучего и летучего ингибитора.

Вводимы в системы ингибитор гидратообразования расходуется для насыщения газовой фазы и растворяется в водном и углеводородном конденсатах. Для определения необходимого кол-ва нелетучего ингибитора гид-ния необходимо обладать данными: 1) кол-во воды, в жидком состоянии и конденсирующейся в газопроводе на участке гидратообразования – m_В, 2) равновесной тем-рой гид-ния – t_Г , 3) фактической температурой газа в газопроводе – t_Ф . Необходимое снижение тем-ры гид-ния: t = t_Г - t_Ф . По полученному t с использованием графиков (рис 1 и 1’) определяется необходимая концентрация ингибиторов в водном растворе, обеспечивающая необхдимое снижение температуры гид-ния при заданной концентрации ингибитора – С₂. Когда на участке газопровода из газового потока выпатает влага и имеется условие накапливания воды при наличии условий существования гид-тов, осуществляется постоянный ввод ингибитора. Удельный расход нелетучего ингибитора из матер-ного баланса: q_H=(W₁-W₂)C₂/(C₁-C₂), где W₁,W₂ - влагосодержание газа поступающего в газопровод и выводимого из него соот-но, г/см³, C₁,C - массовая концентрация вводимого и выводимого раствора ингибитора, %. При определении W₁ необходимо учитывать не только пары воды, насыщающие газ, но и капельно-пленочную, находящуюся в газопроводе. При отсутствии фактических данных о кол-ве капельной влаги в системе расход ингибитора необходимого для насыщения жидкой фазы принимают на 10…20 % больше его расчетного значения. При отрицательных рабочих температурах газа необходимо проверить возможность замерзания раствора ингибитора гидрато-ния. Проверка осуществляется по найденному С₂ с помощью графиков. Если температура замерзания раствора ингибитора выше температуры газа, то необходимое количество должно быть таким чтобы не допустить его замерзания. Опр-ие потребного кол-ва летучего ингибитора

Метанол эффективен при разложении уже сформировавшихся гидратов. Присутствующий в Г-ожидкостном потоке метанол, помимо жидкой фазы, содержится в у/в-м к-те и растворяется в Г-е. Для выработки оптимального варианта технологии применения метанола необх-о располагать данными по фазовому распределению ингибитора в системах добычи, сбора и подготовки Г.

Алгоритм и методика расчета кол-ва метанола, необх-ого для борьбы с г/о-ем в системе скв-а–сеп-р С–01.

1. t-ра г/о: для Газа: t_г=2,2+14lgP+(14lgP)^0,5 (1)

для к-та: t_к=5,7+14lgP+(14lgP)^0,5 (2)

2. Минимально необх-ая концентрация отработанного метанола: С₂=1,87 t+7 (при t7 ⁰С) (3)

C₂=5(2t)^0,5 (при t7 ⁰C) (4)

где С₂ – концентрация отработанного насыщенного метанола, %; t – разность м/у равновесной t-рой г/о и фактической t-рой Г в конце защищаемого участка t_ф, t=t_г–t_ф (5)

3. Отношение сод-ия метанола в Г-е к концентрации метанола в ВМС: =е^{5,33+0,062t}/p^0,69 (6)

где  – коэффициент распределения метанола; t, P – t-ра и P среды защищаемого участка, соответственно 4. Кол-во метанола, переходящего в Г-овую фазу, кг/тыс. м³: q_г=0,001С₂ (7)

5. Растворимость метанола в к-те: С_к=0,211810^-3С₂²–0,268210^-2С₂+ 0,254710^-1 (8)

6. Сод-е метанола в у/в-м к-те, кг/тыс. м³:

q_к=С_кQ_к_к/Q_г (9), где Q_к – добыча к-та, м³/сут; Q_г – добыча Г, тыс^.м³/сут; _к – средняя плотность к-та, кг/м³_.

7. Влагоcод-е Г защищаемого участка, кг/тыс. м³:

W=e^{1,487+0,0733t–0,000226t2}/P+e^{–3,19+0,0538t–0,00017t2} (10)

8. Кол-во воды, выделившейся из Г, к-е должно быть обработано метанолом: W=W₁–W₂ (11)

где W₁, W₂ – влагоСод-е Г в начальной и конечной точках защищаемого участка, кг/тыс. м³.

Для скв-н без водопроявления W₁, W₂ опр-ся по (10)

При водопроявлении общее кол-во воды, к-е должно быть обработано метанолом:

W¹=W+W_пл (12), где W_пл – кол-во поступающей с Г пл-ой воды, кг/тыс. м³.

9. Кол-во метанола в жид-й фазе, кг/тыс. м³:

q_в=WC₂/(C₁–C₂) (13)

10. Суммарный удельный необх-ый расход метанола для борьбы с г/ом опр-ся по уравнению материального баланса, кг/тыс. м³: G_mу=q_г+q_к+q_в (14)

11. Общая минерализация воды в скв-е с водопроявлением, %: m_общ=W_плm_пл/W₁ (15)

где m_пл – массовая для солей в пл-й воде, %.

12. Минимально необх-ая концентрация метанола с учетом минерализации пл-ой воды (в скв-е с водопроявлением), %: С₂¹=te^(0,95–0,0005С₂²)–m_обще^0,3 (17)

13. Сод-е метанола в Г-овой фазе в скв-е с водопроявлением, (при Р, t и С₂¹), кг/тыс. м³: q_г¹=0,001С₂¹ (18)

14. Растворимость метанола в у/в-м к-те с учетом общей минерализации воды, %: С_k¹=0,211810^-3(С₂¹)²–0,268210^–2(С₂¹) +0,254710^-1 (19)

15. Сод-е метанола в к-те с учетом общей минерализации воды, кг/тыс. м³: q_k¹=C_k¹Q_k_k/Q_г (20)

16. Сод-е метанола в водном растворе с учетом общей минерализации, кг/тыс. м³: q_в¹=С₂¹W¹/(C₁–C₂) (21)

17. Суммарный удельный необх-ый расход метанола для предупреждения г/о в скв-е с водопроявлением с учетом общей минерализации опр-ся по уравнению материального баланса, кг/тыс. м³:

G¹_m=q_г¹+q_k¹+q_в¹ (22)

18. Расход метанола, необх-ый для борьбы с г/о-ем, кг/ч: а) для скв-ы без водопроявления:

G=Q_гG_m/24 (23)

б) с водопроевлением: G¹=Q_гG_m¹/24

Установлено, что метанол с к-том образуют азеотропную смесь, начальная t-ра кипения к-й составляет 48 ⁰С. Поэтому в целях снижения потерь метанола с к-том, а также с Г-ом, рекомендуется поддерживать t-ру в трехфазном разделителе С–03В в пределах 42–43 ⁰С вместо 50⁰С.

11. Методы ликвидации гидратных пробок. Общие требования к проведению работ….

Выбор методов ликвидации гидратов опр-ся местом их накопления, кол-вом и характером гидратной пробки, составом гидрата, а также имеющимися средствами ликвидации. При частичной закупорке, при ликвидация гидратов используют Г для транспорта ингибитора или теплоносителя и для выноса продуктов разложения гидрата. Полное перекрытие осложняет ликвидацию гидратов, т. к. требуется постоянное удаление жидкой воды и обновление свободной поверхности разложения гидратов. Общие требования к проведению работ по ликвидации гидратов. 1. Для предотвращения полной закупорки сечения необх-м постоянный контроль за работой оборудования (давление). При увеличении Р > чем в 2 раза следует выяснить причину нарушения режима. 2. При установлении места образования гидратной пробки в первую очередь надо нарушить сплошность гидратов: подогревом ГПр-а, подачей ингибитора и т.д. Сплошную гидратную пробку необх-о разрушить с ее крыльев. Нельзя подогревать или вводить ингибитор в сплошное тело пробки, т. к. разложение гидрата в замкнутом объеме может привести к резкому локальному росту Р и разрыву трубопровода. 3. При ликвидации гидратов при t0^oС, снижение Р на участке с гидратами следует проводить только после подачи соответствующего кол-ва теплоносителя или ингибитора, чтобы исключить снижение t-ры до 0^oС, исключить замерзание воды. 4. При ликвидации гидратов любым методом, связанным с накоплением воды вместо гидратов, следует удалить воду из участка ГПр-а. При этом воду необх-о отбирать из нижней части ГПр-а на участке с минимальной отметкой. Метод снижения Р. Этот метод один из Наиболее доступных методов ликвидации накопившихся гидратов, к-й проводится при отключенном с двух сторон участке. При этом давление на участке снижается до атмосферного за счет выпуска Г в атмосферу. С уменьшением Р в системе, содержащей гидрат и нек-е кол-во свободной воды при положительных t-рах, начинается диссоциация гидрата с поглощением тепла. Энергия, необх-ая для разложения гидрата отбирается от окружающей среды и, в первую очередь, от грунтовой воды, что сопровождается понижением t-ры воды. В тот момент, когда t-ра системы достигает 0 ^оС, необх-ая энергия для диссоциации гидрата обеспечивается за счет тепла, выделяющегося при замерзании свободной воды, и воды, выделившейся из гидрата при снижении его t-ры от начальной до 0^оС.

Метод повышения t-ры гидрата: Разрушение гидрата в ГПр-е может быть проведено за счет теплоносителя, передающего необх-ого кол-ва тепла. Конечная t-ра воды после разложения гидрата д. б. > 0^oС. Начальная t-ра воды: t_е=L₁/(M_h–C_ht_o)/(K_вС_в) (1)

где L₁ – теплота пр-са г/о при положительных t-рах, кДж/моль; М_h – мол-лярная масса гидрата; С_h – теплоемкость гидрата; t_o – начальная t-ра гидрата; С_в – теплоем-ть воды С_в=4,18 кДж/(кг^оС)

Коэффициент краткости воды: К_в=m_в/m_h (2)

где m_в, m_h – соответ-но масса воды и гидрата.

Порядок проведения работ методом повышения t-ры гидрата следующим: 1) Обязательно отключают участок ГПр-а с двух сторон; 2) В участок с гидратом закачивают расчетное кол-во воды; 3) Снижают Р участка до Р_атм. При наличии сплошной гидратной пробки подают воду и снижают Р с двух сторон гидратной пробки; 4) Удаляют воду из ГПр-а после снижения Р до Р_атм и разложение гидратов; 5) Проводят пр-сы подачи воды, разложение гидрата и удаление воды из ГПр-а в зимнее время в кротчайшие сроки. 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+/К_р) (7)

=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.

12.Процесс парафинизации и методы борьбы с парафиноотложениями….. Пар-ны могут отклад-ться 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 оборуд-я на силы сцепления, возникающие м/у кристаллами и поверх-тью; 2) влияние изменения гидродинам-х 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 Р, состава твердых пар-нов; 4) накопление пар-новых отложений как в начальном периоде, так и в последующем, осуществляемое 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 сопровождается адсорбцией, кристаллизацией, коагуляцией, сокристаллизацией пар-нов и др. Пр-с адсорбции относится к поверх-м явлениям, протекающим на границе раздела соприкас-ся 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 закон-тей: 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 взаимод-я контакт-х фаз max для полярных вещ-в и минимальна для неполярных. Пар-н относится к неполярным веществам. Ориентация неполярных мол-л на поверх-ти металлов ввиду малой энергии их связи нарушается механ-м возд-ем или тепловым движением и становится возможной миграция ад-ных мол-л на поверхности ад-та. Ад-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. Основные факторы, влияющие на пр-с пар-низации t-ра оказывает наибольшее влияние на равновесие ж-ть – твердая фаза. Раств-ть пар-на сильно зависит от t-ры и уменьш-ся с увеличением t-ры плавления пар-новых фракций. Уменьшение интенсивности отложения пар-на может быть достигнуто за счет увеличения ск-ти потока, либо за счет снижения критич-го напр-я пар-на на границе с потоком жидкости(_n–n) или критич-го напр-я пар-на на границе со стенкой трубы (_n–т). В начале с ростом ск-ти потока при сохранении ламинарного режима течения интенс-ть запар-нирования возрастает, а достигнув макс-ма, сниж-ся. B=B_oe^–10,2(Q/x³)^0,363(Px²)^0,51(t/t_o)^1,38(x³/B_o)^0,045(D/x)^0,078 (турб. режим) B=B_oe^–1,19(Q/x³)^0,016(Px²)^0.,4(t/t_o)^10,66(x³/B_o)^0,23(D/x)^1,64 (ламин. режим) где В, В_о – кол-во пар-на, отложивш-ся в трубопроводе и содерж-ся в растворенном состоянии соотв-но; t, t_о – t-ра потока в рассматр-м сечении и окруж-й среды соответст-но;  – время пар-низации; Р – потеря давления в трубопроводе;  – плотность пар-носодержащего продукта; D, х –  и расстояние до соответствующего сечения соотв-но; Q – производительность трубопровода. Режим потока у/в-го сырья влияет на интенсивность пар-ноотложений. Отложения пар-на увеличиваются при структ-м режиме с ростом критерия Rе, а при турбулентном – с уменьшением знач-я Re. В форм-нии пар-на большую роль играют Г-овые пузырьки, к-е транспорт-ся с потоком у/в-го сырья. Мол-лы воды, очевидно, являются центрами кристаллизации и способствуют агрегированию частиц пар-на с образованием гетерогенной системы ниже t-рных характеристик у/в-го к-та. Сравнительный анализ различных методов борьбы с пар-ноотлож-ми. Использ-е различного рода присадок по сравнению с другими способами позволяет 1)облегчить пуск к-топровода; 2) уменьшить или полностью исключить смешивание пар-нистого и непар-нистого у/в-го сырья для снижения t-рных хар-к; снизить запар-нивание всего технол-го оборудования; сохранить при транспорте у/в-го сырья тугоплавкие пар-ны. Применение присадок решает проблему на всем пути сырья от скв-ны до перерабатывающего завода. Широкое применение на нек-х мест-ях нашли реагенты – растворители (частичное растворение или диспергирование отложений и последующее их разрыхление, из-за чего отложения могут выносится потоком сырья). Для удаления АСПО исп-ся различные растворители (горячая нефть, Г-овый к-т, аромат-е углеводороды), но они малоэфф-ны при большом кол-ве отложений. В промышл. усл-х исп-ют также спирты, керосин.Фактор образования пар-ноотложений, является выкристаллизовывание твердой фазы из насыщенного раствора у/в-го сырья при изменении t-ры, образование и накопление кристаллов пар-на приводит к агрегир-ю, и в результате образовавшиеся кристаллы отклад-ся на поверх-ти оборуд-я. Для предупр-я этого явления использ-ся вещ-ва, замедл-е пр-с кристаллизации пар-на (депрессаторы, модификаторы).