Устранение гидратов в стволе скважины с использованием твердых химических реагентов

Требования к проведению работ по ликвидации гидратов

Методы ликвидации гидратных пробок

Выбор метода ликвидации гидратов зависит от места их образования (накопления), количеством и характером гидратной пробки, составом гидрата и имеющимися в наличии средствами их ликвидации.

1. Образованию сплошной гидратной пробки, перекрывающей полное сечение аппарата или трубопровода в системе добычи и транспорта природного газа, необходим постоянный контроль за работой технологического оборудования, особенно в пусковой период времени (пониженные участки прокладки шлейфов и газопромысловых коммуникаций; места дросселирования газа; участки с параметрами природного газа, близкими к условиям существования гидратов). Процесс накопления гидратов на каком-либо участке характеризуется основным параметром - ростом перепада давления на нём.

2. После определения места накопления сплошной гидратной пробки следует приступить к нарушению её сплошности либо путем нагрева данного участка шлейфа или газопромысловых коммуникаций, либо путем подачи ингибитора. Разрушение гидратной пробки производят первоначально с её крыльев. Не следует осуществлять подогрев или подачу ингибитора в сплошное тело гидратной пробки. В этом случае произойдет разложение гидрата в замкнутом объёме, что ведет к резкому локальному росту давления и как следствие – разрыву газопровода.

3. При температурах, близких к нулю ⁰С, снижение давления на участке с гидратной пробкой осуществляют только после подачи определенного количества теплоносителя или ингибитора гидратообразования. Данный технологический приём позволяет избежать снижения температуры до нуля ⁰С, позволяет избежать замерзания воды, выделившейся при разложении гидратов.

4. При всех случаях устранения гидратных пробок, образованных за счёт накопления воды (кроме метода сублимации), первоначально следует удалить воду с нижней части газопровода с минимальной отметкой и только после этого ликвидировать гидраты.

5. Для исключения замерзания воды и растворов ингибиторов в газопроводе в зимний период ликвидацию гидратных пробок следует осуществлять в наикратчайшие сроки.

Гидратные пробки, частично перекрывающие сечение скважины, устраняются проточной промывкой ствола скважины метанолом, подогретым раствором хлористого кальция или горячей водой без остановки скважины.

Гидратные пробки, полностью перекрывающие сечение только фонтанных труб или затрубного пространства, устраняются разогревом при подводе тепла через сечение свободное от гидратов, посредством подачи жидких теплоносителей.

Рассмотрим тепловые методы устранения сплошной гидратной пробки в стволе скважины. Наиболее часто используется метод получения тепла, выделяющегося за счёт химической реакции твердого реагента, спускаемого в скважину через лубрикатор и реагирующего при непосредственном контакте с гидратами. Для этих целей в промысловой практике применяют твердый пятихлористый фосфор PCl₅ и фосфорный ангидрит P₂O₅, которые помещаются в цилиндрическую капсулу, изготовленную из металлической магниевой фольги. Капсула полностью растворяется в продуктах реакции реагента с водой, появляющейся при разложении гидратов.

Конструкция капсулы в нижней части выполнена с "окном", изготовленным из водорастворимого вещества, в частности, из металлического кальция. Толщина "окна" зависит от скорости его растворения в воде и времени движения капсулы от устьевого лубрикатора до поверхности гидратной пробки, находящейся в стволе скважины. После растворения "окна" реагент вступает в реакцию с водой и развивается экзотермическая реакция с выделением тепла около 3 МДж/кг вещества. Перед спуском капсулы газовую скважину заполняют до устья водой для обеспечения плавного погружения её до поверхности гидратной пробки. В процессе прохождения капсулы по стволу скважины происходит растворение "окна" и в момент достижения ею поверхности гидрата происходит экзотермическая реакция по уравнению вида

РCl₅ + 4H₂O→H₃РО₄ + 5НСl + 514 кДж. (54)

Одновременно с этим растворяется магниевый цилиндрический корпус капсулы в образовавшейся фосфорной кислоте:

Mg + H₃РО₄→ MgHРО₄ + Н₂↑ (55)

Магний образует со стальной трубой гальваническую пару, в которой он служит катодом. В ходе этого процесса расходуется фосфорная кислота, и он полностью растворяется снижая тем самым коррозионную опасность. Полное растворение капсулы позволяет в последующем повторять этот процесс до полного растворения гидратной пробки.