На тлі паукового розуміння процесу техногенного газогідратоутворення розкрито вирішення практичної задачі встановлення безгідратного технологічного режиму видобування із газових покладів та підземних газосховищ і транспортування природних та нафтових газів, а також у випадках порушення його - супутної задачі видалення гідратних відкладів (корків). Описано методи інструментального визначення і розрахунку вологовмісту газу для забезпечення вимог щодо якості товарного вуглеводневого газу, рівноважних умов гідратоутворення. Дано методики розрахунків розподілу тиску і температури в похилих свердловинах та похилих газопроводах, у т. ч. за їх вертикального і горизонтального положення, встановлення безгідратних режимів роботи свердловин і газопроводів. Описано методи і технології запобігання гідратоутворення ( у т. ч. із детальним розглядом методу введення інгібітів гідратоутворення та гідоатовідкладання в потік газу) і лилапення гіпрятних к-ппків у ГЯЧПНИУ тя газліфтних нафтових свердловинах і газопроводах. Монографія призначена для .науковців, спеціалістів, студентів, менеджерів, підприємців та інших зацікавлених осіб. ЗМІСТ ВСТУП........................................................................................................................7 1 ГІДРАТИ ВУГЛЕВОДНЕВИХ ГАЗІВ І УМОВИ ЇХ УТВОРЕННЯ .............16 1.1 Вологовміст природних газів..........................................................................16 Характеристика вологовмісту природних газів................................................... 17 Експериментальне визначення вологовмісту...................................................... 27 Методи розрахунку вологовмісту газу................................................................ 37 Вимоги до якості газу............................................................................................ 48 Точка роси газу...................................................................................................... 56 Взаємна розчинність вуглеводнів і води ........................................................... 61 Зміна вологовмісту природного газу під час розробки родовища.................... 64 1.2 Гідрати природних газів................................................................................ 66 Проблема газових гідратів................................................................................... 67 Структури газових гідратів ................................................................................... 69 Густина гідратів.................................................................................................... 76 Теплофізичні властивості гідратів...................................................................... 78 Стійкість гідратів.................................................................................................. 86 Склади природного газу і газу в гідраті.............................................................. 90 1.3 Умови утворення і області існування гідратів .......................................... 93 Фазова діаграма стану системи газоутворювач і вода....................................... 93 Рівноважні умови утворення гідратів природних газів.........................................98 Рівноважні умови утворення гідратів нафтових газів..........................................105 Утворення гідратів за мінусових температур ................................................... 107 Утворення гідратів у присутності газоконденсату........................................... 114 Утворення гідратів у рідинних вуглеводнях.................................................... 117 Кінетика гідратоутворення................................................................................ 119 Кінетика розкладання газових гідратів............................................................. 123 Експериментальні методи визначення параметрів гідратоутворення............ 131 Зміна умов гідратоутворення під час розробки родовища.............................. 135 1.4 Розрахунки рівноважних умов гідратоутворення .................................. 138 Визначення умов гідратоутворення по рівноважних графіках........................ 139 Розрахунок гідратоутворення за константами рівноваги................................ 140 Розрахунки гідратоутворення за емпіричними і напівемпіричними рівняннями..155 Розрахунки рівноважних параметрів із використанням положень статистичної теорії гідратів.................................................................................. 168 1.5 Застосування процесів гідратоутворення ................................................. 176 2 УТВОРЕННЯ ГІДРАТІВ У ГАЗОВИХ СВЕРДЛОВИНАХ..................... 180 2.1 Розрахунки розподілів тиску і температури газу вздовж стовбура газової свердловини ................................................................................................180 2.1.1 Розрахунки розподілу тиску................................................................... 180 Тиск нерухомого стовпа газу............................................................................... 181 Розрахунки коефіцієнта стисливості газу........................................................... 187 Визначення псевдокритичних параметрів газу................................................... 215 Визначення відносної густини газу..................................................................... 221 Визначення густини газу....................................................................................... 226 Тиск усталеного газового потоку......................................................................... 228 Визначення коефіцієнта в 'язкості газу............................................................... 239 2.1.2 Розрахунки розподілу температури.......................................................... 248 Температура у свердловині, яка тривало простоює.......................................... 248 Виведення розрахункових рівнянь розподілу температури усталеного газового потоку в похилій свердловині............................................................... 261 Метод одночасного розрахунку розподілів тиску і температури вздовж стовбура газової свердловини І горизонтального газопроводу............. 276 Температурний режим діючих свердловини і газопроводу.............................. 280 Розподіл температури газового патоку вздовж стовбура свердловини в зоні вічної мерзлоти.......................................................................................... 301 Визначення термічного опору стінок свердловини і шлейфу............ 304 2.2 Гідратоутворення у стовбурі діючої газової свердловини......... 316 Виділення зони можливого гідратоутворення у свердловинах і шлейфах.... 316 Визначення допустимих безгідратних дебітів свердловин...................... 32S Робота нагнітально-видобувних свердловин на підземних газосховищах.... 336 2.3 Гідратоутворення у привибійній зоні діючої газової свердловини 337 Визначення радіуса області можливого утворення гідратів................... 337 Динаміка утворення гідратів у привибійній зоні..................................... 341 Наближене встановлення безгідратного режиму роботи привибійної зони пласта.............................................................................................................. 346 2.4 Утворення газогідратів у простоюючих свердловинах і продуктивних пластах..................................................... 349 Утворення гідратів у простоюючих свердловинах................................. 349 Утворення гідратів у продуктивних пластах......................................... 351 З МЕТОДИ БОРОТЬБИ З ГІДРАТОУТВОРЕННЯМ ПРИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ГАЗОВИХ СВЕРДЛОВИН....................... 353 3.1 Загальна характеристика метолів боротьби з гілратоутвопенням. 353 3.2 Метод зниження тиску................................................................ 356 3.3 Метод підвищення температури газу................................... 358 Електричні нагрівачі........................................................................ 359 Каталітичні нагрівачі..................................................................... 361 Нагрівачі теплообмінного типу........................................................ 361 Дросельний нагрівач......................................................................... 361 Вогневі вибійні нагрівачі.................................................................. 362 Теплоізоляція стовбурів свердловини.................................................. 367 3.4 Метод введення інгібіторів гідратоутворення........................ 371 3.4.1 Загальна характеристика методу............................................... 371 3.4.2 Характеристика інгібіторів гідратоутворення і гідратовідкладання......... 375 3.4.3 Метиловий спирт........................................................................... 388 3.4.4 Гліколі........................................................................................ 399 Характеристика гліколів.......................................................... 399 Етиленгліколь........................................................................ 412 Діетиленгліколь..................................................................... 419 Триетиленгліколь................................................................... 426 Тетраетиленгліколь................................................................ 430 Пропіленгліколі...................................................................... 431 Поліпропіленгліколь................................................................ 434 Розділення емульсії водний розчин гліколю-вуглеводень................... 435 3.4.5 Хлористий кальцій.................................................................. 440 Характеристика водного розчину.............................................. 440 Особливості приготування розчину хлористого кальцію на промислі.. 447 3.4.6 Інші інгібітори гідратоутворення..................................................... 451 Емилкарбітол........................................................................... 451 Ефіроальдегідна фракція......................................................... 453 Хлористий літій..................................................................... 453 Бішофіт.............................................................................. 456 Водорозчинні поверхнево-активні речовини як інгібітори гідратоутворення................................................................... 460 Змішані інгібітори.................................................................. 460 Комплексні інгібітори............................................................. 464 Рідинні вуглеводні як інгібітори гідратоутворення........................ 471 Мінералізовані пластові води як інгібітори гідратоутворення......... 472 3.4.7 Основні положення техніки безпеки при роботі з інгібіторами.............. 479 Токсичні властивості інгібіторів і робота з ними......................... 479 Зберігання і транспортування гліколіз.......................................... 488 3.4.8 Визначення необхідної кількості інгібітору і місця його введення.......... 491 Розрахунки витрати інгібітору................................................ 491 Практична методика розрахунку необхідної кількості інгібіторів гідратоутворення..................................................................... 515 3.4.9 Технологічні умови доцільного використання конкретних інгібіторів гідратоутворення................................................................... 532 Вибір інгібіторів гідратоутворення........................................... 532 Технологічне зіставлення умов використання конкретних інгібіторів гідратоутворення.................................................................. 537 3.4.10 Технологічні схеми введення інгібіторів у свердловини...................... 541 3.5 Особливості попередження гідратоутворення і способи розкладання гідратних корків у період освоєння і дослідно-промислової експлуатації свердловин........................... 544 3.6 Особливості ліквідації гідратних корків у стовбурах газових свердловин................................................ 550 3.7. Попередження гідратоутворення у фонтанній арматурі та маніфольді….555 4 ЗАПОБІГАННЯ ГІДРАТОУТВОРЕННЯ ТА УСУНЕННЯ ГІДРАТНИХ КОРКІВ ПРИ ГАЗЛІФТНІЙ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НАФТОВИХ СВЕРДЛОВИН...................................................................... 560 4.1 Причини утворення гідратних корків у системі газліфта.......... 560 4.2 Утворення гідратів у газліфтних свердловинах...................... 567 4.3 Технології розкладання і руйнування гідратних корків у нафтових свердловинах.................................................. 572 Застосування термоелектронагрівачів.............................................. 572 Використання теплоти хімічних реакцій та хімреагентів..................... 576 Прогрівання гідратних корків теплоносіями.......................................... 579 Застосування штанг-шкребків........................................................ 581 Руйнування гідратних корків гідроструминним розмиванням.................. 582 5 БОРОТЬБА З ГІДРАТОУТВОРЕННЯМ У ТРУБОПРОВОДАХ І ПРОМИСЛОВИХ КОМУНІКАЦІЯХ....................................... 583 5.1 Термобаричний режим роботи газопроводів......................... 583 Усталений рух газу в похилому газопроводі.......................................... 584 Гідравлічний розрахунок газопроводу..................................................... 594 Температура газу в газопроводі....................................................... 602 Температурний режим газопроводів................................................. 614 5.2 Попередження гідратоутворення в газопроводах................... 624 Визначення початку і кінця зони конденсації пари води в магістральному газопроводі.................................................................................... 624 Метод введення антигідратних інгібіторів у трубопровід..................... 626 Технічні засоби введення інгібіторів гідратоутворення......................... 628 Теплоізоляція шлейфів.................................................................... 637 Підігрівання газу............................................................................. 642 Метод осушування. Вибір точки роси газу........................................... 648 Вплив фізичних полів на гідратоутворення........................................ 656 Комп 'ютерний розрахунок допустимих режимів роботи газопроводу для попередження гідратоутворення................................................ 660 5.3 Визначення місця утворення і довжини гідратних корків у газопроводах................................................................. 664 5Л Ліквідація-гідратних корків у газопроводах.......................... 672 Метод зниження тиску.................................. ................................ 673 Введення антигідратних інгібіторів у трубопровід для ліквідації гідратних корків............................................................................................. 674 Метод ліквідації гідратів із використанням теплової енергії довкілля............ 680 Метод, підігрівання трубопроводів із гідратними корками..................... 683 Метод підвищення температури гідрату............................................... 683 Використання інгібіторів для повного розкладання гідрату................... 684 Метод сублімації гідрату .............................................................................. 688 СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ ............................................................................ 689 ДОДАТКИ ....................,."...,...,.................................................. 707 1. Основні параметри компонентів природного газу і повітря................ 707 2. Загальна характеристика,газових компонентів природного газу.......... 708 3. Фізико-хімічні властивості індивідуальних газів.............................. 710 4. Склад природного газу деяких найбільших газових родовищ України ... 711 5. Склад нафтового газу деяких найбільших нафтових родовищ України .. 713 6. Константи рівноваги для метану, етану, пропану, ізобутану, 7. Визначення температури точки роси, зведеної до тиску 3,93 МПа і вологовміст газу (СТП 320.00158764.050-2003)........................... 721 8. Вологовміст природного газу відносної густини о,6......................... 732 9. Коефіцієнт ефективності газосепараторів у залежності від швидкості газу в них................................................................................... 742 10. Міжнародна система одиниць (SI або СІ)......................................... 743 11. Співвідношення одиниць С( з іншими одиницями вимірюва............... 744 12. Співвідношення між деякими одиницями вимірювання величин.......... 745 13. Приставки до одиниць SI і відповідні множники.............................. 746