2020-04-07
338
Для апробации расчётной методики предупреждения гидратообразования на промысловых газопроводах выбран объект нефтегазоконденсатного месторождения, где конкретно для расчёта использовались данные системы газового промысла.
Апробация результатов работы расчётной методики применялась для различных критических режимов работы промысла за 3 года эксплуатации, как в зимний, так и летний период разработки газового промысла.
В таблице 4.1 представлен компонентный состав газа и свойства газа.
Таблица 4.1 – Компонентный состав и свойства газа
| Состав пластового газа, % мольный | |
| He | 0,008 |
| H2 | 0,00041 |
| N2 | 0,346 |
| CO2 | 0,124 |
| C1 | 99,399 |
| C2 | 0,105 |
| C3 | 0,007 |
| i-C4 | 0,001 |
| n-C4 | 0,001 |
| C6+B | 0,008 |
| Свойства пластового газа: | |
| Относительная плотность по воздуху | 0,558 |
| Коэффициент сверхсжимаемости газа, д.ед. | 0,83 |
Результаты расчёта представлены в таблицах 4.2 - 4.5, также в представленных таблицах представлены исходные данные при расчёте.
Таблица 4.2 – Результаты расчёта по методике предупреждения гидратообразования в промысловых газопроводах в первый исследуемый год в летний период разработки газового месторождения
|
|
|
| Исходные данные: | |||
| Наименование | Обозначение | Значение | Единицы измерения |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Начальная температура | t нач | 300,4 | K |
| Конечная температура | t конеч | 278 | K |
| Начальное давление | P нач | 10,9 | кгс/см2 |
| Конечное давление | P конеч | 7,024 | кгс/см2 |
| Температура грунта | t грунт | -1 | K |
| Диаметр трубопровода с учетом теплоизоляции | D наруж | 0,53 | м |
| Диаметр трубопровода без теплоизоляции | dнаруж | 0,325 | м |
| Толщина стенки трубопровода | δ ст | 0,11 | м |
| Толщина теплоизоляции | δ ти | 0,1 | м |
| Длина промыслового газопровода | L | 52100 | м |
| Теплоемкость газа | Ср | 2888 | Дж/К |
| Весовой расход газа | G | 16889 | кг/ч |
| Объемный расход газа | Q | 601400 | м3/сут |
| Теплопроводность изоляции | λ | 0,81 | вт/м·град |
| Расчётные данные: | |||
| Равновесное давление образования гидратов | р см | 10,52 | МПа |
| Равновесная температура | t см | 279 | К |
Продолжение таблицы 4.2
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Полный коэффициент теплопередачи | К | 1,268 | ккал/ч·м2·оС |
| Средний коэффициент Джоуля-Томсона | I | 0,459 | оС/м |
| Коэффициент Джоуля-Томсона | Di | 0,118 | оС·кГ/см2 |
| Место образования гидратов от начальной точки | X | 10,34 | м |
| Удельный расход метанола | em | 2,217 | кг/тыс.м3 |
| Весовая концентрация метанола | х | 32 | % |
| Отношение содержания метанола в газе, обеспечивающего насыщение газа | α | 0,067 | % вес |
| Содержание метанола в природном газе, обеспечивающего насыщение чистого метана | e мг0 | 0,705 | кг/тыс.м3 |
| Содержание метанола в газовой смеси, обеспечивающего насыщение газовой смеси | e мг | 2,159 | кг/тыс.м3 |
| Молярная доля метанола в газовой фазе | y | 0,0005 | % |
|
|
|
Продолжение таблицы 4.2
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Давление насыщенных паров метанола | ps | 0,015 | МПа |
| Молярная доля метанола в водометанольном растворе | xm | 0,91 | % |
| Количество жидкой влаги в газовом потоке в месте ввода метанола | ∆ W | 0,181 | кг/тыс.м3 |
| Суточный расход метанола, необходимого для предупреждения образования гидратов | Qм | 1333,3 | кг/сутки |
Таблица 4.3 – Результаты расчёта по методике предупреждения гидратообразования в промысловых газопроводах в первый исследуемый год в зимний период разработки газового месторождения
| Исходные данные: | |||
| Наименование | Обозначение | Значение | Единицы измерения |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Начальная температура | t нач | 294,2 | K |
| Конечная температура | t конеч | 276,8 | K |
| Начальное давление | P нач | 11,1 | кгс/см2 |
| Конечное давление | P конеч | 7,072 | кгс/см2 |
| Температура грунта | t грунт | -5 | K |
| Диаметр трубопровода с учетом теплоизоляции | D наруж | 0,53 | м |
Продолжение таблицы 4.3
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Диаметр трубопровода без теплоизоляции | dнаруж | 0,325 | м |
| Толщина стенки трубопровода | δ ст | 0,11 | м |
| Толщина теплоизоляции | δ ти | 0,1 | м |
| Длина промыслового газопровода | L | 52100 | м |
| Теплоемкость газа | Ср | 2888 | ккал/кг·оС |
| Весовой расход газа | G | 16889 | кг/ч |
| Объемный расход газа | Q | 601400 | м3/сут |
| Теплопроводность изоляции | λ | 0,81 | вт/м·град |
| Расчётные данные: | |||
| Равновесное давление образования гидратов | р см | 10,52 | МПа |
| Равновесная температура | t см | 279 | К |
| Полный коэффициент теплопередачи | К | 1,268 | ккал/ч·м2·оС |
| Средний коэффициент Джоуля-Томсона | I | 0,446 | оС/м |
| Коэффициент Джоуля-Томсона | Di | 0,11 | оС·кГ/см2 |
| Место образования гидратов от начальной точки | X | 5,79 | м |
| Удельный расход метанола | em | 1,81 | кг/тыс.м3 |
| Весовая концентрация метанола | х | 32 | % |
Продолжение таблицы 4.3
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Отношение содержания метанола в газе, обеспечивающего насыщение газа | α | 0,055 | % вес |
| Содержание метанола в природном газе, обеспечивающего насыщение чистого метана | e мг0 | 0,588 | кг/тыс.м3 |
| Содержание метанола в газовой смеси, обеспечивающего насыщение газовой смеси | e мг | 1,767 | кг/тыс.м3 |
| Молярная доля метанола в газовой фазе | y | 0,0004 | % |
| Давление насыщенных паров метанола | ps | 0,013 | МПа |
| Молярная доля метанола в водометанольном растворе | xm | 0,914 | % |
| Количество жидкой влаги в газовом потоке в месте ввода метанола | ∆ W | 0,155 | кг/тыс.м3 |
| Суточный расход метанола, необходимого для предупреждения образования гидратов | Qм | 1092,7 | кг/сутки |
Таблица 4.4 – Результаты расчёта по методике предупреждения гидратообразования в промысловых газопроводах во второй исследуемый год в летний период разработки газового месторождения
| Исходные данные: | |||
| Наименование | Обозначение | Значение | Единицы измерения |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Начальная температура | t нач | 293,1 | K |
| Конечная температура | t конеч | 272,6 | K |
| Начальное давление | P нач | 9,8 | кгс/см2 |
| Конечное давление | P конеч | 4,8 | кгс/см2 |
| Температура грунта | t грунт | -1 | K |
| Диаметр трубопровода с учетом теплоизоляции | D наруж | 0,53 | м |
| Диаметр трубопровода без теплоизоляции | dнаруж | 0,325 | м |
| Толщина стенки трубопровода | δ ст | 0,11 | м |
| Толщина теплоизоляции | δ ти | 0,1 | м |
| Длина промыслового газопровода | L | 52100 | м |
| Теплоемкость газа | Ср | 2888 | ккал/кг·оС |
| Весовой расход газа | G | 16855 | кг/ч |
| Объемный расход газа | Q | 600200 | м3/сут |
| Теплопроводность изоляции | λ | 0,81 | вт/м·град |
| Расчётные данные: | |||
| Равновесное давление образования гидратов | р см | 10,52 | МПа |
| Равновесная температура | t см | 279 | К |
Продолжение таблицы 4.4
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Полный коэффициент теплопередачи | К | 1,268 | ккал/ч·м2·оС |
| Средний коэффициент Джоуля-Томсона | I | 0,501 | оС/м |
| Коэффициент Джоуля-Томсона | Di | 0,1 | оС·кГ/см2 |
| Место образования гидратов от начальной точки | X | 8,72 | м |
| Удельный расход метанола | em | 2,13 | кг/тыс.м3 |
| Весовая концентрация метанола | х | 32 | % |
| Отношение содержания метанола в газе, обеспечивающего насыщение газа | α | 0,065 | % вес |
| Содержание метанола в природном газе, обеспечивающего насыщение чистого метана | e мг0 | 0,698 | кг/тыс.м3 |
| Содержание метанола в газовой смеси, обеспечивающего насыщение газовой смеси | e мг | 2,08 | кг/тыс.м3 |
| Молярная доля метанола в газовой фазе | y | 0,0005 | % |
|
|
|
Продолжение таблицы 4.4
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Давление насыщенных паров метанола | ps | 0,012 | МПа |
| Молярная доля метанола в водометанольном растворе | xm | 0,914 | % |
| Количество жидкой влаги в газовом потоке в месте ввода метанола | ∆ W | 0,162 | кг/тыс.м3 |
| Суточный расход метанола, необходимого для предупреждения образования гидратов | Qм | 1279,8 | кг/сутки |
Таблица 4.5 – Результаты расчёта по методике предупреждения гидратообразования в промысловых газопроводах во второй исследуемый год в зимний период разработки газового месторождения
| Исходные данные: | |||
| Наименование | Обозначение | Значение | Единицы измерения |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Начальная температура | t нач | 296,5 | K |
| Конечная температура | t конеч | 271,05 | K |
| Начальное давление | P нач | 10,1 | кгс/см2 |
| Конечное давление | P конеч | 4,944 | кгс/см2 |
| Температура грунта | t грунт | -5 | K |
| Диаметр трубопровода с учетом теплоизоляции | D наруж | 0,53 | м |
Продолжение таблицы 4.5
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Диаметр трубопровода без теплоизоляции | dнаруж | 0,325 | м |
| Толщина стенки трубопровода | δ ст | 0,11 | м |
| Толщина теплоизоляции | δ ти | 0,1 | м |
| Длина промыслового газопровода | L | 52100 | м |
| Теплоемкость газа | Ср | 2888 | ккал/кг·оС |
| Весовой расход газа | G | 16889 | кг/ч |
| Объемный расход газа | Q | 601400 | м3/сут |
| Теплопроводность изоляции | λ | 0,81 | вт/м·град |
| Расчётные данные: | |||
| Равновесное давление образования гидратов | р см | 10,52 | МПа |
| Равновесная температура | t см | 279 | К |
| Полный коэффициент теплопередачи | К | 1,268 | ккал/ч·м2·оС |
| Средний коэффициент Джоуля-Томсона | I | 0,54 | оС/м |
| Коэффициент Джоуля-Томсона | Di | 0,104 | оС·кГ/см2 |
| Место образования гидратов от начальной точки | X | 6,78 | м |
| Удельный расход метанола | em | 1,92 | кг/тыс.м3 |
| Весовая концентрация метанола | х | 32 | % |
|
|
|
Продолжение таблицы 4.5
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Отношение содержания метанола в газе, обеспечивающего насыщение газа | α | 0,058 | % вес |
| Содержание метанола в природном газе, обеспечивающего насыщение чистого метана | e мг0 | 0,633 | кг/тыс.м3 |
| Содержание метанола в газовой смеси, обеспечивающего насыщение газовой смеси | e мг | 1,875 | кг/тыс.м3 |
| Молярная доля метанола в газовой фазе | y | 0,0004 | % |
| Давление насыщенных паров метанола | ps | 0,0125 | МПа |
| Молярная доля метанола в водометанольном растворе | xm | 0,914 | % |
| Количество жидкой влаги в газовом потоке в месте ввода метанола | ∆ W | 0,152 | кг/тыс.м3 |
| Суточный расход метанола, необходимого для предупреждения образования гидратов | Qм | 1154,9 | кг/сутки |
Полученные результаты расчёта по построенной методике предупреждения гидратообразования в промысловых газопроводах позволяет производить мониторинг и контроль процесса гидратообразования по исходным данным, определение которых возможно по диспетчерским данным. Таким образом, представленная методика может быть интерпретирована в виде специального алгоритма в оборудование автоматической системы управления технологическим процессом (АСУ ТП), что позволит обеспечить полный контроль над подачей и расходом водометанольного раствора и позволит его экономное использование.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании проведенного исследования сделаны следующие выводы, описывающие результаты исследовательской работы:
1. Установлены основные причины возникновения процесса гидратообразования в промысловой газотранспортной системе.
2. Определены наиболее значимые факторы влияния на условия процесса гидратообразования, описано их взаимодействие между параметрами газового потока.
3. Рассмотрены и выделены основные методы определения условий гидратообразования для многокомпонентных газовых сред.
4. Разработана методика определения суточного расхода метанола для ввода его в промысловый газопровод для предупреждения гидратообразования.
