Методы борьбы с гидратообразованием

Основы ингибирования процесса гидратообразования

Для предупреждения и борьбы с гидратами в промысловой практике широкое применение нашли растворы спиртов, электролитов и их смеси. Подача ингибитора в поток природного газа изменяет структурные параметры воды, снижая давление паров воды, и тем самым вызывает изменение равновесных условий гидратообразования.

Физическая сущность предотвращения образования гидратов путем осушки природного газа от влаги заключается в том, что удаляется один из компонентов реакции — жидкая вода. Химический потенциал молекул воды, содержащийся в газе, понижается настолько, что они не могут вступать в соединение с молекулами природного газа и образовывать гидраты. При этом для ингибирования процесса гидратообразования в систему «газ — вода» вводится третий активный компонент, в результате чего изменяются условия термодинамического равновесия между молекулами воды и газа. Существует четкая зависимость между концентрацией раствора ингибитора — вода и температурой гидратообразования. Раствор природного газа в воде является раствором неполярного вещества в сильнополярном растворителе. Взаимодействие между молекулами газа и воды незначительно и обуславливается слабыми Ван-дер-Ваальсовыми силами. В пустотах, образованных структурой жидкой воды находятся молекулы газа.

Введение

ингибитора резко уменьшает растворимость газа в воде.

Применяемые в промысловой практике ингибиторы подразделяются на два основных класса: неорганические и органические вещества.

Неорганические вещества — это электролиты, водный раствор которых содержит не отдельные молекулы, а ионы, причем степень диссоциации, определена.

Неорганическое вещество (твердая соль или её концентрированный раствор), поступая в водный раствор газа, ионизируется, образуя ионы с положительным и отрицательным зарядами, которые притягивают к себе диполи воды, окружая при этом ионы. Молекулярная структура раствора при высоких концентрациях соли, постепенно приближается к структуре кристаллогидрата соли. Взаимодействие между диполями воды и ионами ингибитора носит электростатический характер, обладая при этом более сильным взаимодействием между молекулами газа и воды. Существующая при этом квазикристаллическая структура воды нарушается, и растворимость газа падает. Данное явление называется высаливанием и проявляется, когда полярности компонентов раствора отличаются.

Органические вещества, используемые в качестве ингибиторов гидратообразования, представлены в основном метанолом и гликолями. Механизм действия аналогичен вышеуказанному — они растворяют в себе воду, снижая её содержание в потоке газа. В результате этого нарушаются благоприятные условия образования гидратов.