Предупреждение и борьба с гидратообразованием в процессе добычи скважинной продукции на месторождении Усть-Томи

Теоретические предпосылки возникновения гидратов

Влагосодержание природных газов

Одним из факторов, обусловливающих образование гидратов природных газов, является насыщение последних парами воды. При этом объемная скорость накопления гидратов зависит от скорости изменения влагосодержания газа с изменением давления и температуры.

Для определения содержания паров воды в газах используется ряд экспериментальных и аналитических методов.

К экспериментальным методам относятся:

• 1) визуальное определение точки росы, т. е. температуры, при которой начинается процесс конденсации паров при заданном давлении;
• 2) применение твердых сорбентов;
• 3) использование жидких сорбентов с последующим их титрованием;
• 4) вымораживание;
• 5) спектроскопические методы;
• 6) электрогигрометрический метод.

Наиболее распространенным из них является метод визуального определения точки росы, который дает хорошие результаты при отсутствии конденсации углеводородов. По данному методу точка росы может быть определена с точностью ±0,1°С. Однако этот метод не применим при определении точки росы газа, осушенного растворами диэтиленгликоля, из-за конденсации в газе.

Вторым распространенным методом для определения влагосодержания газа является абсорбционный при помощи диэтиленгликоля с последующим титрованием раствора до полного отделения воды, абсорбированной из газового потока. Титрометрическим методом влагосодержание природных газов определяется с точностью до 0,01 г/м³ как при низких, так и при высоких давлениях.

Влагосодержание природных газов, насыщенных парами воды, при нормальных условиях можно определить и по номограмме, рисунок 3.1. На ней нанесена равновесная кривая гидратообразования, ограничивающая определенную область, в которой влагосодержание газов должно определяться из условия равновесия паров воды над гидратами. Определение влагосодержания по данной номограмме дает ошибку, не превышающую 4%, что вполне допустимо.

Рисунок 3.1 — Номограмма для определения влагосодержания природных газов Влагосодержание природного газа растёт с повышением температуры и падает с повышением давления. Кроме того, влагосодержание уменьшается с увеличением молекулярного веса, а также с увеличением солености воды. На рисунке 3.1 имеются два вспомогательных графика для определения поправочных коэффициентов на молекулярный вес (плотность) газа С и соленость воды Сs.

Коэффициент C применим для любых компонентов природного газа. Он определяется из соотношения.

C = W/W_0,6 г/м³.

Поправочный коэффициент Сs определяется из соотношения.

Cs = Ws/W_0,6 г/м³.

Здесь W_0,6 — влагосодержание природного газа с плотностью по воздуху 0,6, находящегося в контакте с пресной водой; W — влагосодержание природного газа с плотностью по воздуху с; Ws — влагосодержание природного газа, находящегося в контакте с рассолом.

Коэффициент Сs учитывается при определении влагосодержания природного газа в пластовых условиях, где газ находится в контакте с минерализованной водой. Если определяют влагосодержание газа при его транспортировке по газопроводам, где газ находится в контакте с конденсирующейся из газа пресной водой, можно считать коэффициент Cs = 1.

Влияние молекулярного веса на влагосодержание газа возрастает с повышением температуры. Однако ввиду того, что все природные газы от метана до газов с плотностью 1,0 имеют молекулярный вес между 16 и 30, последний не изменяет влагосодержание природных газов более чем на 3−5%. Присутствие в составе газа СО₂ и Н₂S увеличивает его влагосодержание, a N₂ — уменьшает.

При разработке месторождения пластовое давление уменьшается по мере отбора газа (температура газа в пласте практически остается постоянной в течение всего периода разработки месторождения), а влажность газа увеличивается. При этом влажность газа изменяется в зависимости от давления и температуры при движении газа в системе обустройства. Кроме того, влагосодержание газа изменяется в течение всего периода разработки месторождения с колебанием перепада давления при дросселировании газа.