Теоретическая часть

ОЦЕНКА ВЕРОЯТНОСТИ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ НА УЧАСТКЕ МГ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Цель работы

Ознакомиться с методикой определения мест возможного образования газовых гидратов по длине трассы магистрального газопровода.

Нормальная эксплуатация магистрального газопровода может быть обеспечена при качественной осушке природного газа на промысловых пунктах подготовки. Наличие влаги в газе при некачественном ее отделении часто является причиной образования газовых гидратов.

Гидраты газов представляют собой кристаллические соединения, образованные ассоциированными молекулами углеводородов и воды и имеющие строго определенную структуру. Состав гидратов выражается формулой С_пН_{2 п+2}∙mН₂О: СН₄∙6Н₂O; С₂Н₆∙7Н₂О; С₃Н₅∙18Н₂O. Внешне они напоминают кристаллы льда или мокрый спрессованный снег. Скопления гидратов в линейной части газопроводов могут вызвать частичную или полную их закупорку и тем самым нарушить нормальный режим работы магистрали.

На процесс образования гидратов влияет состав транспортируемого газа, содержание воды, давление и температура. Обязательными условиями существования гидратов является снижение температуры газа ниже точки росы, при которой происходит конденсация паров воды (наличие капельной влаги в газе), а также ниже температуры равновесного состояния гидратов.

Поскольку гидраты природных газов являются нестойкими химическими соединениями, любое отклонение от термодинамического равновесия приводит к их распаду. Однако, если термодинамическое равновесие сохраняется, скопления гидратов могут находиться в газопроводе длительное время. Поэтому для своевременного предупреждения образования гидратных пробок необходимо знать условия их возникновения и прогнозировать места их возможных скоплений.

Максимальное содержание влаги в газе на линии насыщения W определяют по графику в зависимости от давления и температуры (рисунок 1). При известном значении максимального влагосодержания можно определить температуру, соответствующую точке росы, которая понижается при уменьшении давления.

Условия образования гидратов природных газов с различной относительной плотностью можно определить по графику равновесного состояния гидратов (рисунок 2).

Рисунок 1 — Зависимость содержания влаги в газе при различных значениях давления и температуры

Рисунок 2 — Кривые равновесного состояния гидратов природных газов

Слева от кривых — область существования гидратов, а справа — область их отсутствия. Чем выше относительная плотность газа по воздуху, тем меньше давление, при котором образуются гидраты.

Определение зоны возможного образования гидратов в газопроводе.

В газопроводе очень важно определить место образования гидра­тов. Для этого необходимо знать (так же как и для определения самой возможности образования гидратов) состав и начальную влажность газа, а также изменение его давления и температуры в газопроводе. Пусть давление р в газопроводе (рисунок 3) меняется по кривой АВ, а температура Т — по кривой СD. На основании равновесных кри­вых гидратообразования (см. рисунок 3) и линии падения давления АВ строим кривую MN равновесной температуры гидратообразова­ния Т_гидр для данного газопровода. Точки m и п пересечения кривых, показывающих изменение в газопроводе температуры и равновесной температуры гидратообразования газа, определяют участок возмож­ного образования гидратов при условии полного насыщения газа во­дяными парами (участок mn). Однако зона выпадения гидратов в га­зопроводе фактически будет зависеть от начальной влажности газа, подаваемого в газопровод, т. е. в конечном счете, от точки росы газа. Если последняя оказывается выше температуры газа в точке, соот­ветствующей, например, точке к, то гидратообразование начнется в точке т. Как отмечалось ранее, на конечном участке газ недонасыщен парами воды, поскольку при практически неизменной температуре давление в газопроводе быстро падает и, следовательно, гидратообразование на этом участке невозможно (начало этого участка на рисунке 3 отмечено точкой f). Таким образом, зона гидратообразования данного газопровода определяется участком mf. Однако гидраты мо­гут образовываться не на всем протяжении участка mf. Это объяс­няется тем, что в результате образования гидратов в точке m упругость паров воды уменьшается, что соответствует снижению точки росы газа от m до m₁. В дальнейшем по мере снижения температуры газ все больше насыщается парами воды, и в точке r он будет снова пол­ностью насыщен, что приведет к образованию второй гидратной пробки. После этого точка росы газа снижается до r₁ и оказывается ниже минимальной температуры газа в газопроводе, что исключает образование третьей гидратной пробки.

Таким образом, в газопроводе в зависимости от характера измене­ния температуры и давления газа и его начальной влажности (точки росы) могут образоваться несколько локальных гидратных пробок

Мероприятия по предупреждению образования гидратов и их разрушению. Для предупреждения гидратообразования могут применяться следующие способы.

Подогрев газа выше температуры гидратообразования. Этот способ применяется на газовых промыслах и на ГРС для предупреждения обмерзания трубопроводной арматуры. Подогревать газ на линейной части газопровода практически невозможно и экономически нецелесообразно.

Снижение давления газа ниже давления равновесного состояния гидратов. Этот метод может применяться в качестве аварийного при закупорке газопровода гидратной пробкой. Для этого аварийный участок отсекается линейными кранами, после чего производится выпуск газа в атмосферу через продувочные свечи. Давление снижается до тех пор, пока равновесная температура гидратообразования не станет ниже температуры газа и гидратная пробка не разрушится. Данный способ применяется крайне редко как вынужденная мера, поскольку приводит к значительным потерям газа и наносит ущерб окружающей среде.

Осушка газа твердыми и жидкими поглотителями на стадии подготовки газа к транспорту. Качественная осушка газа является наиболее радикальным методом предупреждения гидратообразования в газопроводах.

Ввод ингибиторов гидратообразования в поток транспортируемого газа. Ингибиторы, введенные в поток газа, частично поглощают водяной пар и переводят его в раствор, не образующий гидратов или же образующий их при более низких температурах. В качестве ингибиторов гидратообразования применяется метиловый спирт (метанол СН₃ОН), а также растворы диэтиленгликоля (ДЭГ) и триэтиленгликоля (ТЭГ). Наиболее широко используемым летучим ингибитором является метанол.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 214; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!