Гидраты индивидуальных и природных углеводородных газов

Гидрат CH₄ впервые был получен в 1888 г., при t=21,5 °С. Катц и др, изучая равновесные параметры (P, t°) гидратообразования CH₄ при P= 33–76 МПа, получили гидраты при t=28,8 °С. t° образования гидратов CH₄ при P=390 МПа ­ до 47°С. Для связывания 1кг метана в гидрат требуется 6,75 кг воды.

При добавлении С₂Н₆, C₃Н_8, iC₄Н₁₀ улучшаются условия образования гидратов смесей СН₄, т. к. гидраты образуются при более низких Р и более высоких t°. Все остальные газы, включая нормальный бутан и выше, действуют отрицательно. Гидраты CH₄ при 0 °С устойчивы, при Р³2,8 МПа. Для других углеводородов парафинового ряда: C₂Н₆; C₃Н₈; i-С₄Н₁₀ это Р составляет 0,5; 0,1 и 0,1 МПа. Т_кр образования гидратов (в °С): для С₂Н₆; C₃Н₈; iC₄Н₁₀ - 14,5; 5,5; 1,5.

Из углеводородов C_nH_2n гидраты образуют этилен (С₂Н₄), пропилен (С₃Н₆). Т_кр для С₂Н₄ - 17 °С. Гидраты при 0 °С устойчивы при Р=0,5 МПа. На основе эксперимента установлено что пропан и изо-бутан наиболее склонны к гидратообразованию. Их содержание в гидрате растет соответственно в 7,2 и 15,5 раза по сравнению с их содержанием в исходном газе. Они образуют гидраты второй структуры.

Гидраты ПГ - смешанные гидраты, в которых гидратообразователями являются не отдельные индивидуальные углеводороды, а смесь газов. Состав смешанных гидратов и количество компонентов в них изменяются в зависимости от изменения парциального P и компонентов

27. Образование гидратов в добывающих скважинах и способы их устранения…

Предупреждение образования гидратов в скважинах и промысловых газопроводах зависит от равновесных условий гидратообразования, состава природного газа и изменения параметров в скважине, системе сбора и подготовки, климатических условий. Часто в стволе скважины температура газа при его движении вверх от забоя до устья становится ниже температуры гидратообразования и скважина забивается гидратами. При соответствующем подборе диаметра НКТ и дебита газа можно обеспечить безгидратный режим скважин. Образование гидратов в стволе можно предупредить теплоизоляцией фонтанных труб или обсадных колонн, повышением температуры газа в стволе с помощью нагревателей, подачей ингибиторов (метанола, гликолей) в поток газа. Иногда подача ингибитора осуществляется через затрубное пространство. Место начала образования гидратов в скважинах определяют по точке пересечения равновесной кривой образования гидратов с кривой изменения температуры газа по стволу скважины. Практически образование гидратов в стволе скважины можно заметить по снижению рабочего давления на устье и уменьшению дебита газа. Если гидраты перекрывают сечение скважины не полностью разложение их проще всего достигнуть с помощью ингибиторов. При небольшой длине сплошной пробки ликвидацию ее обычно осуществляют продувкой скважины. Твердые частицы (песок, шлам, окалина, частицы глинистого раствора) замедляют разложение пробки. Если пробка большой длины образовалась в стволе скважины ее можно ликвидировать применяя замкнутую циркуляцию ингибитора над пробкой. В результате механические примеси размываются и на поверхности гидратной пробки постоянно содержится ингибитор высокой концентрации.

Режим безгидратной депрессии:

, где - интегральный коэффициент Джоуля-Томсона.

; - равновесная температура гидратообразования (зависит от состава газа, его влажности и давления). Чем выше давление тем выше Т_Р.

Если Т(Х)>Т_Р не выполняется то эта зона опасности гидратообразования.