Кристаллогидраты природных газов

При отборе газа из пласта, сопровождающемся понижением его температуры и давления, происходит конденсация паров воды и накопление ее в скважинах и газопроводах. При определенных условиях компоненты природного газа (метан, этан, пропан, бутан) при взаимодействии с водой способны образовывать неустойчивые твердые кристаллические вещества, называемые гидратами.

Кристаллогидраты природных газов внешне похожи на мокрый спрессованный снег, переходящий в лед. Они относятся к неустойчивым соединениям и при некоторых условиях (нагревание, понижение давления) быстро разлагаются на газ и воду.

Образование гидратов происходит при повышенных давлениях, низкой температуре и тесном контакте гидратообразующих компонентов газа с водой.

Образовавшиеся гидраты могут закупорить скважины, газопроводы, сепараторы, нарушить работу измерительных и регулирующих приборов. Часто вследствие образования гидратов выходят из строя штуцера и регуляторы давления, дросселирование газа в которых сопровождается резким понижением температуры. Это нарушает нормальную работу газопромыслового оборудования, особенно при низких температурах окружающей среды. Борьба с гидратами ведется в двух направлениях:

• — предупреждение образования гидратов;
• — ликвидация образовавшихся гидратов.

Для предотвращения образования гидратов в газовых скважинах применяют следующие методы:

• — устанавливают соответствующий технологический режим эксплуатации скважины;
• — непрерывно или периодически подают на забой скважины антигидратные ингибиторы;
• — применяют футерованные насосно-компрессорные (подъемные) трубы;
• — систематически удаляют с забоя скапливающуюся жидкость;
• — устраняют причины, вызывающие пульсацию газа в скважине.

Ствол скважины очищают от гидратных отложений:

• 1. продувкой в атмосферу с необходимой предварительной выдержкой скважины в закрытом состоянии с целью частичного разложения гидратов под влиянием тепла окружающих пород;
• 2. закачкой большого объема антигидратного ингибитора непосредственно на гидратную пробку с выдержкой для разложения гидратной пробки и с последующей продувкой в атмосферу.

В настоящее время разработаны химические, физические и тепловые способы предупреждения гидратообразования. Химические методы включают технологию подачи в скважину ингибиторов различного типа. Действие их направлено на изменение структурных параметров воды и равновесных условий гидратообразования. Ингибиторы уменьшают растворимость газа в воде. Именно эту задачу выполняют водные растворы спиртов, электролитов и их смеси.

Выбор неорганического ингибитора основан на его способности хорошо растворятся в воде и сильно диссоциировать на ионы. Наиболее активные ингибиторы — соединения бора, бериллия и алюминия. Рекомендуются в этом же качестве нитраты и хлориды, хорошо растворимые в воде NaNO₃; KNO₃ и т. д. Широкое применение из-за доступности, низкой стоимости и высокой активности получил СаСL₂. Он применяется в виде раствора 30−35% концентрации плотностью 1286−1336 кг/м³, температурой замерзания минус 55−20 ⁰С, температурой кипения 110−114 ⁰С. Недостатком СаСL₂ является его способность обогащаться кислородом воздуха и становиться коррозионно-активным.

Метанол — метиловый спирт (СН₃ОН) — бесцветная жидкость с характерным запахом этилового спирта. Смешивается в любых соотношениях с водой, этанолом, диэтиловым спиртом, ацетоном, бензолом.

Механические способы предполагают разрушение рыхлых или плавающих пробок, образующихся в НКТ, специальными штангами. Воздействуя ударами штанги, пробку можно разрушить или протолкнуть на забой в зону повышенной температуры.

Тепловые методы включают воздействие на пробку различными теплоносителями — водой, паром, горячей нефтью. В качестве теплогенераторов используют наземные агрегаты — паропередвижные и депарафинизационные установки, а также скважинные источники тепла — электронагреватели различной конструкции. Для прогрева гидратной пробки теплоносителем необходимо образовать два канала: один для подачи теплоносителя до гидратной пробки и второй для подъема раствора теплоносителя и компонентов пробки.