Спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі

Винахід відноситься до газової промисловості і може бути використаний для визначення моменту початку можливого утворення гідратів на ділянках газопроводів, що мають запірно-регулюючу арматуру. Відомий спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі [А. с. СРСР №1705666, кл. F17D3/00, БВ №2, 1992] за витратою газу, який включає перепуск газу по байпасу з нагромадженням гідратів у вигляді гідравлічного опору і на прямолінійній ділянці газопроводу без запірно-регулюючої арматури та контроль утворення гідратів у залежності від співвідношення витрат газу в байпасі і газопроводі, при цьому, при наявності рідкої фази, її відділення роблять у байпасі до нагромаджувача гідратів. Даний спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі також, як і спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі, що заявляється, призначений для контролю утворення гідратів - визначення моменту початку їх утворення. Однак, відсутність періодичного вимірювання тиску і температури газу, визначення складу і відносної щільності газу за повітрям, за величиною якої вибирають рівноважну криву утворення гідратів для газу, що транспортується по газопроводу, за якою визначають при обмірюваному тиску значення температури утворення гідратів, порівняння значення температури утворення гідратів з обмірюваним значенням температури і видачі сигналу про можливість утворення гідратів, якщо обмірювана температура нижча температур у утворення гідратів, знижує функціональні можливості відомого способу через неможливість визначити момент початку утворення гідратів на ділянках газопроводів, що мають запірно-регулюючу арматур у. Відомий спосіб керування процесом попередження гідратоутворення у газопроводі [А. с. СРСР №1822925, кл. F17D3/00, БВ №23, 1993] за неузгодженістю поточного і заданого значень співвідношення витрат газу в газопроводі і байпасі з нагромаджувачем гідратів до прямолінійної ділянки газопроводу без запірно-регулюючої арматури, при цьому задане значення відношення вибирається з умови наявності гідратів у нагромаджувачі гідратів і відсутності в газопроводі і лежить у діапазоні 0,5-0,9 від значення співвідношення при відсутності гідратів у нагромаджувачі і газопроводі. Даний спосіб керування процесом попередження гідратоутворення в газопроводі також, як і спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі, що заявляється, призначений для контролю утворення гідратів - визначення моменту початку їх утворення. Однак, відсутність періодичного виміру тиску і температури газу, визначення складу і відносної щільності газу за повітрям, за величиною якої вибирають рівноважну криву утворення гідратів для газу, що транспортується по газопроводу, за якою визначають при обмірюваному тиску значення температури утворення гідратів, порівняння значення температури утворення гідратів з обмірюваним значенням температури і видачі сигналу про можливість утворення гідратів, якщо обмірювана температура нижча температуру утворення гідратів, знижує функціональні можливості відомого способу через неможливість визначити момент початку утворення гідратів на ділянках газопроводів, що мають запірно-регулюючу арматур у. Найбільш близьким за технічною сутністю є спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі [Патент України №49762, кл. F17D3/00], який включає вимірювання витрати газу на установці вимикальних пристроїв тиску і температури газу на усті свердловини, визначення щільності газу при нормальних умовах і відносної щільності газу за повітрям, за величиною якої вибирають рівноважну криву утворення гідратів для газу, що транспортується по газопроводу, і періодичне вимірювання тиску і температури газу на установці вимикальних пристроїв вибір на газопроводі від устя свердловини до установки пристроїв, що відключають, "Г" розрахункових точок, розподілених по довжині газопроводу, визначення і запам'ятовування довжини ділянок газопроводу від установки вимикальних пристроїв до кожної з розрахункових точок, визначення температури фунту, розрахунок для газопроводу середнього значення коефіцієнта стискальності газу - Zcp і розрахункового коефіцієнта - А і визначення тиску – Рн і температури - Тн газу в кожній з розрахункових точок від І-ої і до 1-ої за формулами: 0, 62× k ×D н× × li D ×C ×10 6 × Q 2 2 Tн = Tгр + (Tк - Tгр )е p ; Rн = Q × Zcp × Tcp × li × A + Pk , де Тгр - температура ґрунту на рівні залягання труби, К; k - коефіцієнт тепловіддачі; Dh- зовнішній діаметр труби, м; D - відносна щільність газу за повітрям; Ср - середня ізобарна теплоємність газу, кдж/(кг.К); li - довжина ділянки газопроводу, що відповідає і-й розрахунковій точці, км; Q - ви трата газу на установці вимикальних пристроїв млн.м 3/добу; T + Tк - середня температура газу на ділянці газопроводу, К, запам'ятовування отриманих тисків і Tср = н 2 температури газу в кожній з розрахункових точок газопроводу і визначення моменту початку утворення гідратів і розрахункових точок, у яких гідрати почали утворюватися, шля хом порівняння тиску в кожній розрахунковій точці з величиною граничного тиску, визначеною за обраною рівноважною кривою утворення гідратів для кожної розрахункової точки при температурі, яка дорівнює температурі в розрахунковій точці. Даний спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі також, як і спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі, що заявляється, включає періодичне вимірювання тиску і температури газу, визначення складу і відносної щільності газу за повітрям, за величиною якої вибирають рівноважну криву утворення гідратів для газу, що транспортується по газопроводу. Однак, відсутність вимірювання тиску і температури газу після запірнорегулюючої арматури, визначення після кожного виміру тиску і температури за вибраною рівноважною кривою утворення гідратів значення температури утворення гідратів при обмірюваному тиску, порівняння температури утворення гідратів з обмірюваним значенням температури і, видачі сигналу про можливість утворення гідратів, якщо обмірювана температура нижча за температур у утворення гідратів, знижує функціональні можливості відомого способу через неможливість визначити момент початку утворення гідратів на ділянках газопроводів, що мають запірно-регулюючу арматуру. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу контролю утворення гідратів у газопроводі шляхом розширення його функціональних можливостей за рахунок визначення моменту початку утворення гідратів у газопроводі, що має запірно-регулюючу арматур у. Задача, яка поставлена, вирішується тим, що у відомому способі контролю утворення гідратів у газопроводі, який включає періодичне вимірювання тиску і температури газу, визначення складу і відносної щільності газу за повітрям, вибір за величиною відносної щільності газу за повітрям рівноважної кривої утворення гідратів для газу, що транспортується по газопроводу, відповідно до винаходу, тиск і температуру газу вимірюють після запірнорегулюючої арматури на відстані не більш двох метрів від неї, а після кожного виміру тиску і температури визначають за обраною рівноважною кривою утворення гідратів значення температури утворення гідратів при обмірюваному тиску, яке порівнюють з обмірюваним значенням температури і, якщо обмірювана температура нижча за температуру утворення гідратів, то видають сигнал про можливість утворення гідратів. Уведення вимірювання тиску і температури газу після запірно-регулюючої арматури, визначення після кожного виміру тиску і температури за вибраною рівноважною кривою утворення гідратів значення температури утворення гідратів при обмірюваному тиску, порівняння температури утворення гідратів з обмірюваним значенням температури і, видачі сигналу про можливість утворення гідратів, якщо обмірювана температура нижче температури утворення гідратів, розширює функціональні можливості запропонованого способу, тому що є можливість визначити момент початку утворення гідратів на ділянках газопроводів, які мають запірно-регулюючу арматуру. Наприклад, на підземних сховищах газ у при доборі газ із свердловин надходить на вхід установок вимикальних пристроїв з тиском значно більшим, ніж робочий тиск установки очищення газу. Для забезпечення необхідного режиму роботи технологічного устаткування установки підготовки й очищення газу в кожній установці вимикальних пристроїв включають керований пристрій зниження тиску, наприклад, керований штуцер. Після керованого пристрою зниження тиску одночасно знижується і температура газу, тому після керованого пристрою зниження тиску можливе утворення гідратів і, відповідно різке погіршення ефективності роботи всієї системи добору газу з підземного сховища газу. У зв'язку з зазначеним, виявлення моменту початку утворення гідратів у газопроводі після керованого пристрою зниження тиску є актуальною задачею, тому що дозволяє вчасно вжити заходів по попередженню утворення гідратів. На кресленнях для пояснення реалізації пропонованого способу приведені: фіг.1 - схема подачі газу від установок вимикальних пристроїв через колектор добору наустановку підготовки й очищення газу, яка використовується на підземних схови щах газу при доборі газу; фіг.2 - схема реалізації запропонованого способу для однієї установки пристроїв, що відключають. Схема подачі газу від установок вимикальних пристроїв через колектор добору на установку підготовки й очищення газу (фіг. 1) містить вхідні газопроводи (шлейфи) 1-1, 1-2, ..., 1-п, установки вимикальних пристроїв 2-1. 2-2, .... 2-n, до кожної з яких підключений відповідний вхідний газопровід 1-1, 1-2, ..., 1-n, по кожному з яких подається газ від відповідної свердловини, колектор добору 3, до якого підключені виходи всіх установок вимикальних пристроїв 2-1, 2-2, .... 2-n, установку підготовки й очищення газу 4, до якого підключений вихід колектора добору 3. Стрілками на фіг.1 показаний напрямок руху газу. Кожна з установок вимикальних пристроїв 2-1, 2-2, .... 1-n складається з газопроводу 5, вхід якого є входом установки вимикальних пристроїв відсіяного крана 6, що встановлений у газопровід 5 на вході установки вимикальних пристроїв датчиків тиску 7, температури 8 і витрати 9, що підключені до газопроводу 5 після відсічного крана 6, керованого пристрою зниження тиску 10, який встановлений в газопровід 5 після датчиків 7, 8 і 9, датчиків тиску 11 і температури 12, що підключені до газопроводу 5 після керованого пристрою зниження тиску 10 перед виходом установки пристроїв, що відключають. Для діапазону можливих величин відносних щільностей газу, який подається в газопровід, рівноважні криві утворення гідратів, приведені у відповідних довідниках (наприклад, див. Коротаев Ю.П. Експлуатація газових родовищ. М, Надра, 1975, стор.288, мал. VII.4), вводять у пам'ять відповідного пристрою керування чи контролю добору газу, наприклад, у виді коефіцієнтів апроксимуючого полінома кожної кривої, що відповідає конкретному значенню відносної щільності газу. Спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі реалізують таким чином. Реалізацію запропонованого способу розглянемо на прикладі схеми добору газу з підземного сховища газу. Визначення складу і відносної щільності газу за повітрям робить хімічна лабораторія згідно з технологічним регламентом, наприклад, один раз на добу (на фіг. 2 зазначені дії виконуються по сигналу "Запуск 1"). За величиною відносної щільності газу за повітрям роблять вибір рівноважної кривої утворення гідратів для газу. Коефіцієнти апроксимуючого полінома обраної рівноважної кривої утворення гідратів запам'ятовуються і використовуються в розрахунках до наступного визначення відносної щільності газу і вибору нової рівноважної кривої утворення гідратів. Контроль утворення гідратів розглянемо для газопроводу однієї установки вимикальних пристроїв. Вимірювання тиску - Pг і температури - Тг, газ у після керованого пристрою зниження тиску 10 виконують відповідними датчиками тиску 11 і 12 із установленим періодом контролю, наприклад, один раз на 10 хвилин (на фіг. 2 зазначені дії виконуються по сигналу "Зап уск 2"). Сигнали "Запуск 1" і "Запуск 1" виробляються системою керування і контролю технологічним процесом, у якому використовується керований пристрій зниження тиску. Після кожного виміру тиску газу за величиною тиску газу, обмірюваної датчиком 11, і за обраною раніше рівноважною кривою утворення гідратів визначають значення температури гідратоутворення, яке порівнюють з температурою, обмірюваною датчиком 12 цієї ж установки вимикальних пристроїв і, якщо температура гідратоутворення вище обмірюваної температури, то переходять до контролю утворення гідратів наступної установки вимикальних пристроїв. Якщо температура гідратоутворення не вище обмірюваної температури, то видають сигнал про можливість утворення гідратів після керованого пристрою зниження тиску 10 даної установки вимикальних пристроїв і після цього переходять до контролю утворення гідратів наступної установки вимикальних пристроїв.