Динамика накопления и диссоциации газогидратных отложений в действующих газопроводах

• Автор: Уразов, Руслан Рубикович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОБРАЗОВАНИЕ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ В ПОДЗЕМНОМ И НАЗЕМНОМ ОБОРУДОВАНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ТРУБОПРОВОДАХ
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗОПРОВОДА ПРИ НАЛИЧИИ
ГИДРАТООТЛОЖЕНИЙ
2.1 Определение гидродинамических и теплофизических параметров в газопроводе
2.1.1 Уравнения масс
2.1.2 Уравнение импульсов
2.1.3 Уравнение энергии
2.1.4 Уравнения состояния
2.1.5 Приведение системы уравнений к виду, удобному для численного расчета
2.1.6 Задание начальных и граничных условий
2.2 Описание процесса отложения твердой фазы на внутренних стенках газопровода
2.2.1 Некоторые сведения о газогидратах
2.2.2 Уравнения, описывающие эволюцию твердых отложений
2.2.3 Определение, подверженного склерозу, участка трубопровода
2.2.4 Схема расчетов
ГЛАВА 3. НЕКОТОРЫЕ СПОСОБЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ
3.1 Электрообогрев трубопровода
3.2 Теплоизоляция труб
3.3 Осушка газа
3.4 Снижение давления
3.5 Подача в трубопровод метанола
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Одним из важнейших аспектов разработки газовых месторождений является выбор технологических и инженерных решений эксплуатации трубопроводов с целыо предотвращения осложнений из-за склеротических процессов, связанных с отложениями газогидратов на внутренние стенки газопроводов. Эти явления, приводящие к снижению дебета трубопроводов и их остановке, зависят не только от гидродинамических и теплофизических процессов внутри газопровода, но и от теплового взаимодействия газопровода с окружающей породой. Анализ возможных осложнений при эксплуатации газопровода из-за отложений твердой фазы на его внутренние стенки, разработка различных мероприятий по предотвращению этих отложений, должны опираться на теоретические модели, учитывающие совместное проявление отмеченных процессов (течение газа в трубопроводах при наличии фазовых переходов; отложение твердой фазы на стенки трубопровода; теплообмен трубопровода с окружающей породой).
Однако к настоящему времени отсутствует комплексное математическое описание работы трубопровода; исследование каждого из процессов проводилось без учета влияния других, либо учитывался дополнительно какой-то один фактор. Практика же показывает, что чем шире круг моделируемых процессов и условий их применения, тем точнее и надежнее выполняемые на его основе прогнозы. Все это в конечном итоге и определяет актуальность диссертации.
Цель работы. Разработка теоретической модели процессов, происходящих при эксплуатации газопроводов; изучение на основе модели различных тепловых способов предупреждения гидратообразования в трубопроводе.
Научная новизна. Создана математическая модель работы трубопровода в осложненных условиях и впервые в комплексе учитывающая такие

взаимосвязанные обстоятельства, как: течение газа в трубопроводе при наличии фазовых переходов; отложение твердой фазы на стенки трубопровода; теплообмен трубопровода с окружающей породой. Разработан оригинальный метод расчета динамики роста гидратоотложений на стенках трубопровода. Установлено, что гидратоотложение не только не оказывает стабилизирующего воздействия па темпы своего роста, а напротив, интенсифицирует этот процесс.
Практическая ценность. Построенная в диссертационной работе теоретическая модель может служить основой для компьютерного моделирования работы трубопровода; полученные результаты могут быть использованы при обосновании наиболее эффективных существующих способов и при разработке новых методов предотвращения гидратообразований.
Достоверность полученных результатов подтверждается корректным использованием основных положений механики многофазных сред и термодинамики, современным математическим аппаратом, а также сопоставлением полученных численных решений с практическими измерениями.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, двух приложений и списка литературы, содержащего 73 наименования.
Во введении отмечена практическая и научная актуальность проблем, рассмотренных в работе. Сформулирована цель и кратко изложена структура диссертации.
В первой главе выполнен обзор исследований физико-химических свойств гидратов природных газов. Обсуждаются исследования, проведенные отечественными и зарубежными учеными, в числе которых Макогон Ю.Ф., Саркисьянц Г.А., Мусаев P.M., Бухгалтер Э.Б., Истомин В.А., Якушев B.C., Бондарев Э.А., Hammerschmidt E. G., Deaton W. М., Frost E. M. и др. посвященные изучению равновесных условий гидратообразования как
е, *

Рис. 2.1. Распределение давления (а) и температуры (б) вдоль трубопровода в начальный момент времени, когда газогидратный слой отсутствует.