Управление тепловыми режимами гидратообразования с учетом конструктивных особенностей промысловых трубопроводов

• Автор: Бучинский, Станислав Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Содержание работы:
Подраздел
Раздел 1. Проблемы управления процессами образования и диссоциации газогидратов
1.1 Проблема гидратообразования в промысловых газопроводах
1.2 Термодинамика процессов гидратообразования
1.3 Методы расчета образования и диссоциации гидратов
Методы борьбы с гидратообразованием при промысловом транспорте газа
5 Выводы по разделу 1 и конкретные задачи, решаемые в диссертационной работе
Раздел 2. Физико-математическая модель тепломассообмена в условиях гидратообразования в промысловых газопроводах
2.1 Постановка задачи расчета параметров тепломассообмена
2 2 Исходная система уравнений квазиодномерного многокомпонентного потока в газопроводе
2 о Замыкающие условия при образовании и разложении газовых гидратов
2 Особенности теплопередачи в различных вариантах конструкции газопроводов
2 д Общая система уравнений тепломассообмена в промысловых газопроводах
2 д Особенности граничных условий теплопередачи в различных конструкциях прокладки трубопроводов
Методика расчета тепловых потоков в конструкции,
2.6.1 предусматривающей прокладку трубопровода в защитном кожухе (Тип конструкции 1)
2 0 2 Методика расчета тепловых потоков в конструкции с
теплоизоляцией и метанолпроводом (Тип конструкции 2)
Методика расчета тепловых потоков в конструкции с прокладкой в
2.6.3 одной траншее газопровода и метанолпровода без теплоизоляции (Тип конструкции 3)

Разработка методики и алгоритма расчета гидратообразования в
2.7 промысловых трубопроводах. Компьютерная технология моделирования
2.8 Выводы по разделу
Раздел 3. Расчетно-теоретическое исследование процесса промыслового транспорта газа в различных вариантах конструкции промысловых газопроводов
3 Закономерности гидратообразования при различных конструктивных особенностях прокладки трубопровода
_ 2 Моделирование гидратообразования в реальном газопроводе на примере Берегового газоконденсатного месторождения
Влияние начальных параметров продукции скважин и
3.3 температуры грунта на термобарические параметры и интенсивность образования гидратов в различных конструкциях
3.4 Выводы по разделу
Раздел 4. Разработка рекомендаций по управлению транспортом газа при возможном гидратообразовании
4.1 Оптимизация расхода метанола
4.2 Определение параметров электрообогрева трубопровода
. _ Обеспечение безгидратного сбора газа путем применения горячих трубопроводов
Сравнительный технико-экономический анализ мероприятий по
4.4 обеспечению безгидратного сбора газа (на примере Берегового месторождения)
4.5 Выводы по разделу 4 Заключение
Приложения
Список литературы

РАЗДЕЛ 1. ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ОБРАЗОВАНИЯ И ДИССОЦИАЦИИ ГИДРАТОВ
В данном разделе, имеющем характер аналитического обзора, рассмотрены проблемы гидратообразования в промысловых газопроводах, изучены работы в области термодинамики процессов гидратообразования, проанализированы методы расчета образования и разложения газовых гидратов, а также методы борьбы с ними. В конце раздела приведены задачи и выводы данной работы.
1.1. Проблема гидратообразования в промысловых газопроводах.
Актуальной проблемой на газовых месторождениях Западной Сибири является гидратообразование в сборных газопроводах,' коллекторах, кустовых шлейфах. При поступлении газа из скважины и. снижении температуры и. давления газа на,стенках трубопроводов начинают осаждаться газовые гидраты, которые, являясь твердым веществом, образуют «гидратные пробки» и сужают проходное сечение трубопровода
Появление техногенных газовых гидратов в системах добычи, сбора, промысловой подготовки и транспортировки газа является достаточно типичным технологическим осложнением, особенно для условий северных газовых и газоконденсатных месторождений.
Газовые гидраты в системах сбора газа - нестехиометрические соединения, образующиеся при определенных термобарических условиях из воды (льда, паров воды) и природных газов (а также летучих органических жидкостей, например фреонов). По внешнему виду напоминают лед или снег.
Структура гидратов природного газа наглядно может быть представлена как льдоподобный ажурный каркас из молекул воды, в котором имеются квазисферические полости полностью или частично заполненные молекулами углеводородов (молекулами-"гостями"). Степень заполнения полостей определяется особенностями межмолекулярного взаимодействия. и термобарическими условиями. Расчеты, проведенные методами решеточной динамики показывают, что, начиная с некоторой температуры, гидратные каркасы становятся динамически неустойчивыми [4, 7, 9, 10, 13, 15, 17, 29, 30, 52, 53, 82, 84, 97, 100, 106 - 108 и др.]. Включение же молекул - "гостей" в ажурную решетку из молекул воды стабилизирует кристаллическую структуру и приводит к образованию кпатратных гидратов. Известно семь льдоподобных каркасов из

в природном газе газоконденсатных месторождений при равновесии с чистым метанолом ррт = ррт(Р,Т), представлено на рис. 1.3 [77].

Рис. 1.3. Растворимость метанола в природном газе.
Рассмотрим некоторые причины иногда очень значительного несоответствия расчетных и фактических показателей расхода ингибиторов гидратообразования.
Ранее была рассмотрена схема расчета расхода смешанного ингибитора гидратообразования, основанная на соотношениях материального баланса. Методика расчета основана на ряде допущений, которые, безусловно, являются приближенными и не всегда выполняются с достаточной для практических целей точностью. Под достаточной для практики точностью мы принимаем различие расчетных и фактических показателей расхода ингибитора в 15 - 20 %. Однако в некоторых случаях различие достигает 200-300%, что связано с существенным невыполнением некоторых допущений.
Подобные ситуации можно условно разделить на две группы: устранимые и неустранимые.