Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Динамика накопления и диссоциации газогидратных отложений в действующих газопроводах

Диссертация: Динамика накопления и диссоциации газогидратных отложений в действующих газопроводах
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Одним из важнейших аспектов разработки газовых месторождений является выбор технологических и инженерных решений эксплуатации трубопроводов с целыо предотвращения осложнений из-за склеротических процессов, связанных с отложениями газогидратов на внутренние стенки газопроводов. Эти явления, приводящие к снижению дебета трубопроводов и их остановке, зависят не только от гидродинамических… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. ОБРАЗОВАНИЕ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ В ПОДЗЕМНОМ И НАЗЕМНОМ ОБОРУДОВАНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ТРУБОПРОВОДАХ
  • ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗОПРОВОДА ПРИ НАЛИЧИИ ГИДРАТООТЛОЖЕНИЙ
    • 2. 1. Определение гидродинамических и теплофизических параметров в газопроводе
      • 2. 1. 1. Уравнения масс
      • 2. 1. 2. Уравнение импульсов
      • 2. 1. 3. Уравнение энергии
      • 2. 1. 4. Уравнения состояния
      • 2. 1. 5. Приведение системы уравнений к виду, удобному для численного расчета
      • 2. 1. 6. Задание начальных и граничных условий
    • 2. 2. Описание процесса отложения твердой фазы на внутренних стенках газопровода
      • 2. 2. 1. Некоторые сведения о газогидратах
      • 2. 2. 2. Уравнения, описывающие эволюцию твердых отложений
      • 2. 2. 3. Определение, подверженного склерозу, участка трубопровода
      • 2. 2. 4. Схема расчетов
  • ГЛАВА 3. НЕКОТОРЫЕ СПОСОБЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ
    • 3. 1. Электрообогрев трубопровода
    • 3. 2. Теплоизоляция труб
    • 3. 3. Осушка газа
    • 3. 4. Снижение давления
    • 3. 5. Подача в трубопровод метанола

Динамика накопления и диссоциации газогидратных отложений в действующих газопроводах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Одним из важнейших аспектов разработки газовых месторождений является выбор технологических и инженерных решений эксплуатации трубопроводов с целыо предотвращения осложнений из-за склеротических процессов, связанных с отложениями газогидратов на внутренние стенки газопроводов. Эти явления, приводящие к снижению дебета трубопроводов и их остановке, зависят не только от гидродинамических и теплофизичсских процессов внутри газопровода, но и от теплового взаимодействия газопровода с окружающей породой. Анализ возможных осложнений при эксплуатации газопровода из-за отложений твердой фазы на его внутренние стенки, разработка различных мероприятий по предотвращению этих отложений, должны опираться на теоретические модели, учитывающие совместное проявление отмеченных процессов (течение газа в трубопроводах при наличии фазовых переходовотложение твердой фазы на стенки трубопроводатеплообмен трубопровода с окружающей породой).

Однако к настоящему времени отсутствует комплексное математическое описание работы трубопроводаисследование каждого из процессов проводилось без учета влияния других, либо учитывался дополнительно какой-то один фактор. Практика же показывает, что чем шире круг моделируемых процессов и условий их применения, тем точнее и надежнее выполняемые на его основе прогнозы. Все это в конечном итоге и определяет актуальность диссертации.

Цель работы. Разработка теоретической модели процессов, происходящих при эксплуатации газопроводовизучение на основе модели различных тепловых способов предупреждения гидратообразования в трубопроводе.

Научная новизна. Создана математическая модель работы трубопровода в осложненных условиях и впервые в комплексе учитывающая такие взаимосвязанные обстоятельства, как: течение газа в трубопроводе при наличии фазовых переходовотложение твердой фазы на стенки трубопроводатеплообмен трубопровода с окружающей породой. Разработан оригинальный метод расчета динамики роста гидратоотложений на стенках трубопровода. Установлено, что гидратоотложение не только пе оказывает стабилизирующего воздействия па темпы своего роста, а напротив, интенсифицирует этот процесс.

Практическая ценность. Построенная в диссертационной работе теоретическая модель может служить основой для компьютерного моделирования работы трубопроводаполученные результаты могут быть использованы при обосновании наиболее эффективных существующих способов и при разработке новых методов предотвращения гидратообразован и й.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректным использованием основных положений механики многофазных сред и термодинамики, современным математическим аппаратом, а также сопоставлением полученных численных решений с практическими измерениями.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, двух приложений и списка литературы, содержащего 73 наименования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе исследована динамика накопления и диссоциации газогидратных отложений в действующих газопроводах. Рассмотрено влияние на процесс гидратообразования таких факторов как величина влагосодержания на входе в трубопровод, температура грунта, наличие или отсутствие теплоизоляции. Изучена динамика диссоциации газогидратных отложений при снижении давления перекачки газа и при подаче в газовый поток метанола. Основные результаты и выводы работы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Установлено, что образование газогидратного слоя приводит к двум конкурирующим между собой эффектам. С одной стороны увеличивающийся со временем слой отложений играет роль дополнительной теплоизоляции, что ведет к снижению и последующей стабилизации интенсивности гидратоотложений. С другой стороны возникновение эффекта адиабатического расширения газа за минимальным сечением трубопровода способствует интенсификации склеротических процессов. Как показывают расчеты, на начальном этапе сказывается влияние первого эффекта, но последующий рост газогидратного слоя приводит к тому, что влияние второго эффекта на интенсивность образования газогидратов в трубопроводе становится решающим.

2. Рассмотрено влияние температуры грунта на процессы, протекающие в трубопроводе. Установлено, что при снижении температуры грунта зона гидратообразования, а следовательно и газогидратный слой, располагается ближе к входному сечению, но протяженность гидратных отложений снижается.

3. Рассмотрена задача о разложении газогидратного слоя при снижении давления перекачки природного газа. Показано, что разрушение газогидратной пробки происходит не равномерно, интенсивнее процесс протекает в передней части газогидратного слоя. Причем разложение происходит по тепловому механизму, а его интенсивность определяется температурой на границе газ-гидрат.

4. Рассмотрена задача о разложении газогидратного слоя при подаче в трубопровод метанола с различным массовым расходом. Установлено, что при незначительном содержании метанола разрушается лишь передняя кромка газогидратного слоя, а на нижних участках газопровода происходит повторное нарастание газогидратной бляшки. В случаях же, когда метанола достаточно, разрушение газогидратов происходит по всей длине склеротических отложений, а повторного нарастания газогидратов не наблюдается.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.В., Яковлев В. И. Математическое описание и методы анализа нестационарных процессов в газопроводах. — М.: ВНИИЭгазпром, 1970.-30 с. '
  2. А.Г. Использование пластовой воды в качестве ингибитора гидратов // Реф. сб. «Подготовка и переработка газа и газового конденсата». -М.: ВНИИЭгазпром, 1980.-№ 10.-С. 19−25.
  3. П.П., Кускова Н. В. и др. Метастабильная область и кривые равновесия фаз при образовании и распаде гидрата метана // Химия в интересах устойчивого развития. 1999. — т.7. — № 6. — с. 643−650.
  4. Т.М., Шаталов А. Т. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. М.: Недра, 1986. — 401 с.
  5. В.Р., Дядин Ю. А., Лаврентьев М. Ю. Теоретические модели клатратообразования. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1999. -129 с.
  6. В.М. Математическая модель образования гидратов при течении влажного газа в трубах // Инженерно-физический журнал. 1984. — № 1. -с.57−64.
  7. В.М., Бондарев Э. А., Марон В. И. Процесс образования гидратов с учетом тепло- и массообмена // Инженерно-физический журнал. 1988. -т.55. — № 2.
  8. Э.А. Термогидродинамика образования гидратов в системах добычи и транспорта газа. Докторская диссертация. Новосибирск: Институт теплофизики РАН, 1979.
  9. Э.А., Габышева Л. Н., Каниболотский М. А. Моделирование образования гидратов при движении газа в трубах // Известия АН СССР. МЖГ. 1982. — № 5. — С. 105.
  10. Э.А. и др. Термогидродинамика систем добычи и транспорта газа. Новосибирск: Наука, 1988. — 272 с.
  11. Э.А., Попов В. В. Динамика образования гидратов при добыче природного газа. Международная конференция. Новосибирск, 2001.
  12. Э.Б. Предупреждение и ликвидация газогидратов. -М.: ВНИИгазпром, 1970. 40 с.
  13. Э.Б. Метанол и его использование в газовой промышленности. -М.: Недра, 1986.-238 с.
  14. Бык С.Ш., Макогон Ю. Ф., Фомин В. И. Газовые гидраты. М.: Химия, 1980. -296 с.
  15. М.Г., Баталин О. Ю., Вафина Н. Г., Щепкина Н. Е. Определение режимов и зон гидратообразования в нефтяных скважинах // Нефтяное хозяйство. 2000. — № 7. — с. 38 — 44.
  16. А.И., Истомин В. А. Борьба с техногенными газовыми гидратами с использованием ингибиторов // Химия в интересах устойчивого развития. -1998. -т.6. -№ 1. с.102−119.
  17. А.И., Истомин В. А. и др. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России. М.: Недра, 1999. — 476 с.
  18. А.Г. Теплофизические свойства газовых гидратов. Новосибирск: Наука, 1985.-94 с.
  19. А.Г., Саввин А. З. Адгезионные свойства газовых гидратов // Сборник научных трудов «Природные и техногенные газовые гидраты». -М.: ВНИИГАЗ, 1990. с. 84−93.
  20. А.И., Титов В. Г., Медведев В. Ф., Васильев В. А. Сбор, транспорт и хранение природных углеводородных газов. М.: Недра, 1978. — 401 с.
  21. Н.А., Федоров К. М. О фазовых диаграммах состояния двухкомпонентных систем в области гидратообразования // Инженерно-физический журнал. 1989. — Т.57. — № 2. — С. ЗЗ 1−342.
  22. .В., Бухгалтер Э. Б. Борьба с гидратами при эксплуатации газовых скважин в северных районах. М.: Недра, 1976. — 197 с.
  23. М.Ю. Создание методов расчета условий образования твердой фазы (гидратов, парафинов, диоксида углерода) при эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Кандидатская диссертация. Институт нефти и газа РАН, 1988.
  24. Инструкция по расчету нормативов потребления метанола для использования в расчетах предельно допустимых или временно согласованных сбросов метанола для объектов ОАО «ГАЗПРОМ». ВРД 391.13−019−2000. Москва: ОАО «ГАЗПРОМ», 2000. — 27 с.
  25. В.А., Квон В. Г., Якушев B.C. Инструкция по инженерным методам расчета условий гидратообразования. М.: ВНИИГаз, 1985.
  26. В.А., Квон В. Г. Методические указания по расчету фазовых равновесий газовых гидратов и предупреждению гидратообразования в системах добычи газа. М.: ВНИИГАЗ, 1985. — 124 с.
  27. В.А., Якушев B.C. Газовые гидраты в природных условиях. М.: Недра, 1992.-235 с.
  28. В.А. Фазовые равновесия и физико-химические свойства газовых гидратов: анализ новых экспериментальных данных. М.: ВНИИЭгазпром, 1992.-41 с.
  29. В.А., Квон В. Г. Взаимосвязь между точкой росы по влаге и газогидратной точкой // Сборник «Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа», 1996. № 1−6. -С.95−100.
  30. В.А. Перспективные направления в технологии предупреждения газовых гидратов // Химия в интересах устойчивого развития. 1998. — т.6. -№ 1. — С.83−92.
  31. В.А. Термодинамика природного газа. М.: ВНИИГАЗ, 1999. -105 с.
  32. В.А. Термодинамическое моделирование газогидратных систем для решения задач добычи газа. Докторская диссертация. ИНХ СО, 1999.
  33. В.А. Физико-химические исследования газовых гидратов: проблемы и перспективы. М.: ИРЦ ГАЗПРОМ, 2000. — 71с.
  34. В.А., Якушев B.C. Исследование газовых гидратов в России // Газовая промышленность. 2001. — № 6. — С. 49 -54.
  35. Ф.А., Дядин Ю. А., Родионова Т. В. Газовые гидраты -неисчерпаемый источник углеводородного сырья // Российский химический журнал. 1997. — № 6. — С.28−34.
  36. Л.Д., Лифшиц Е. М. Гидродинамика. Т.VI. — М.: Физматлит, 2003. -732 с.
  37. В.Р., Федосеев С. М., Иванов Б. Д. Перспективы практического использования газовых гидратов в горном деле. Якутск, 1993. — 224 с.
  38. Ю.Ф., Саркисьянц Г. А. Предупреждение образования гидратов при добыче и транспорте газа. М.: Недра, 1966. — 186 с.
  39. Ю. Ф. Гидраты природных газов. М.: Недра, 1974. — 208 с.
  40. Ю.Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образования и использование. М.: Недра, 1985. — 232 с.
  41. Ю.Ф. Природные гидраты: открытие и перспективы // Газовая промышленность. 2001. — № 5. — С. 10−16.
  42. Э.В. Исследование условий образования и разрушения гидратов природного газа и изучение ингибирующего влияния неэлектролитов. -Кандидатская диссертация. Гурьев, Казахская ССР, 1979.
  43. В.Г., Безверхий П. П. и др. Равновесные и кинетические свойства метановых гидратов // Тезисы докладов конференции «Тепло и массообмен в химической технологии». — Казань, 2000. — С.16−17.
  44. В.П., Нестеров А. Н., Феклистов В. В. Гидратообразование газов в присутствии добавок поверхностно-активных веществ // Химия в интересах устойчивого развития. 1998. -т.6. — № 1. — С. 97−102.
  45. Механика образования гидратов в газовых потоках /Под ред. Бондарева Э. А. Новосибирск: Наука, 1976. 158 с.
  46. P.M. Борьба с гидратообразованием при транспорте углеводородных газов. -М.: ВНИИгазпром, 1970.-40 с.
  47. Р.И. Динамика многофазных сред. Т.1. М.: Наука, 1987. -464 с.
  48. A.M. Борьба с гидратообразованием // Газовая промышленность. -2002. № 2. — С.50−53.
  49. Т.В., Солдатов Д. В., Дядин Ю. А. Газовые гидраты в экосистеме Земли // Химия в интересах устойчивого развития, 1998.-т.6. -№ 1.-С.51−74.
  50. В.Р., Сыртланова B.C. Теоретическое исследование особенностей образования газовых гидратов в газожидкостных потоках. // Международная конференция. Новосибирск, 2001.
  51. В.Р., Шагапов В. Ш. Фронтовая задача о разложении газовых гидратов в пористой среде при высокочастотном электромагнитном излучении // Инженерно-физический журнал. 1998. т.71. — № 2. — С.263−267.
  52. В.Р., Сыртланова B.C., Шагапов В. Ш. К вопросу расчета течений многокомпонентных смесей в газожидкостных эжекторах // Известия ВУЗов. Нефть и газ. 2003. — № 2. — С.25−32.
  53. Теплофизические свойства веществ. Под ред. проф. Варгафтика Н. Б. М.: Государственное энергетическое издательство, 1956. — 368 с.
  54. К.М., Вольф А. А. Некоторые задачи о разложении гидратов углеводородных газов в природных пластах // Итоги исследований ТФ ИТПМ СО РАН. Тюмень, 2001. -№ 8. — С. 123−129.
  55. Г. Г. О режимах диссоциации газовых гидратов, сосуществующих с газом в природных пластах // Инженерно-физический журнал. 2001. -т. 75.-№ 5.
  56. В.Н. Исследование гидратообразования в продуктопроводах и разработка методов борьбы с ними. Кандидатская диссертация. Тюмень, 1994.
  57. .М., Детлаф А. А. Справочник по физике. М.: Наука, 1965. 848 с.
  58. Bondarev Е.А., Kapitonova Т.А. Simulation of multiphase flow in porous media accompanied by gas hydrate formation and dissociation // Russian Journal of Engineering Thermophysics. 1999. — V. 9. — № 1−2. — P. 83−95.
  59. Deaton W. M., Frost E. M. Gas hydrates in natural gas pipelines // American Gas Journal.- 1937.-vol. 146.-№ 6.-P. 17−21.
  60. Hammerschmidt E.G., Ind. Eng. Chem. 26 (1934) 851.
  61. Hammerschmidt E. G. Formation of gas hydrates in natural gas transmission lines // Industrial and Engineering Chemistry. 1934. — vol. 26. — № 8. — P. 851−855.
  62. E.G., «Gas hydrates formations. A further study on their prevention and elimination form natural gas pipe lines» Gas, May, 30−34, 94 (1939).
  63. Hammerschmidt E. G. Gas hydrates // American gas association monthly. 1936. -vol. 18.-№ 7.-P. 273−276.
  64. Katz, D.L. Prediction of Conditions for Hydrate Formation in Natural Gases // Trans. AIME. 1945. — Vol. 160. — P. 140−149.
  65. Kelkar S.K., Selim M.S., and Sloan E.D. Hydrate dissociation rates in pipelines // Fluid Phase Equilibria. 1998. — Vol. 151. -P.371−382.
  66. Moshfeghian, M., Maddox, R.N. Method predicts hydrates for high-pressure gas streams // Oil and Gas Journal. 1993. — Vol. 35. — P.78−81.
  67. Nielsen R.B., and Bucklin R.W. Why not use methanol for hydrate control // Hydrocarbon Processing. 1983. — P.71−78.
  68. Pieroen A.P. Gas hydrates approximate relations between heat of formation, composition and equilibrium temperature lowering by inhibitors // Rec. Trav. Chim.- 1955.-Vol. 74.-P.995−1002.
  69. Sloan E.D. Natural Gas Clathrate Hydrates. New York: Marcel Dekker, 1998.
  70. Syrtlanov V.R., Syrtlanova V.S. Steady Regimes of Dissociation and Formation of Gas Hydrate in a Porous Media // Proceedings of Int. Conf. on Multiphase Systems. Ufa. — RUSSIA, 2000. — P.459−462.
  71. Yousif M.H., and Young, D.B. A simple correlation to predict the hydrate point suppression in drilling fluids // SPE/IADC 25 705, Proceeding of the 1993 SPE/IADC Drilling Conference. Amsterdam. — The Netherlands, 1993. — P.287−294.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!