Спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі

Спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі, що включає вимір витрати газу на установці з пристроями, що відключають, який відрізняється тим, що додатково вимірюють тиск і температуру газу на усті свердловини, визначають ЩІЛЬНІСТЬ газу при нормальних умовах і відносну ЩІЛЬНІСТЬ газу за повітрям, за величиною якої вибирають рівноважну криву утворення гідратів для газу, що транспортується по газопроводу, і періодично вимірюють тиск і температуру газу на установці з пристроями, що відключають, на газопроводі від устя свердловини до установки з пристроями, що відключають, вибирають "І" розрахункових точок, розподілених по довжині газопроводу, визначають і запам'ятовують довжини ділянок газопроводу від установки з пристроями, що відключають, до кожної з розрахункових точок, протягом доби у встановлений час за попередньо вимірюваними величинами температури газу на усті свердловини і відносної ЩІЛЬНОСТІ газу за повітрям і за останніми вимірюваними величинами температури і витрати газу на установці з пристроями, що відключають, розраховують температуру ґрунту, а за вимірюваними величинами тиску і температури газу на усті свердловини і ЩІЛЬНОСТІ газу при нормальних умовах і за вимірюваними величинами тиску, температури і витрати газу на установці з пристроями, що відключають, розраховують для Передбачуваний винахід відноситься до газової промисловості і може бути використаний для визначення моменту початку і виявлення місця газопроводу середнє значення коефіцієнта стискальності газу Z cp і розрахунковий коефіцієнт А й, прийнявши, що тиск Рк і температура Тк наприкінці ділянок газопроводу, що відповідають кожній розрахунковій точці, рівні ВІДПОВІДНО вимірюваним величинам тиску Роу і температури Тоу газу на установці з пристроями, що відключають, визначають тиски Рн і температури Тн газу в кожній з розрахункових точок від 1-ої і до 1 -оі за формулами 0,62 к DH I, T U = T гр п\ де ТГр - температура ґрунту на рівні залягання труби, К, к- коефіцієнт тепловіддачі, DH - ЗОВНІШНІЙ діаметр труби, м, Д - відносна ЩІЛЬНІСТЬ газу за повітрям, Ср - середня ізобарна теплоємність газу, кдж/(кг- К), І, - довжина ділянки газопроводу, що відповідає і-й розрахунковій точці, км, Q - витрата газу на установці з пристроями, що відключають, млн м3/добу, Т, середня температура газу на ДІЛЯНЦІ газопроводу, К, отримані тиски і температури газу в кожній з розрахункових точок газопроводу запам'ятовують і, порівнюючи тиск у 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, визначають момент початку утворення гідратів і розрахункові точки, у яких гідрати почали утворюватися утворення гідратів у газопроводах, що транспортують газ від свердловини до установки комплексної підготовки газу (О 49762 Відомий спосіб контролю утворення гідратів у Найближчим за технічною суттю є спосіб керугазопроводі [А с СРСР № 1705666, кл F17D3/00, вання процесом попередження пдратоутворення в БВ № 2, 1992] за витратою газу, що включає перегазопроводі [А с СРСР № 1822925, кл F17D3/00, пуск газу по байпасу з накопиченням гідратів у БВ № 23, 1993] за неузгодженістю поточного і завигляді гідравлічного опору і на прямолінійній ДІданого значень співвідношення витрат газу в газоЛЯНЦІ газопроводу без запірно-регулюючої армапроводі і байпасі з накопичувачем гідратів до прятури і контроль утворення гідратів у залежності від молінійної ділянки газопроводу без запірноспіввідношення витрат газу в байпасі і газопроводі, регулюючої арматури, при цьому задане значення при цьому при наявності рідкої фази и відділення відношення вибирається з умови наявності гідрароблять у байпасі до накопичувача гідратів тів у накопичувачі гідратів і відсутності в газопроводі і лежить у діапазоні 0,5 - 0,9 від значення Даний спосіб контролю утворення гідратів у співвідношення при відсутності гідратів у накопигазопроводі також, як і спосіб контролю утворення чувані і газопроводі гідратів у газопроводі, що заявляється, включає вимір витрати газу Однак, відсутність виміру тиску Даний спосіб керування процесом попереі температури газу на усті свердловини, визначендження пдратоутворення в газопроводі також, як і ня ЩІЛЬНОСТІ газу при нормальних умовах і відносспосіб контролю утворення гідратів у газопроводі, ної ЩІЛЬНОСТІ газу за повітрям і періодичного виміщо заявляється, включає вимір витрати газу Одру тиску і температури газу на установці пристроїв, нак, відсутність виміру тиску і температури газу на що відключають, вибору на газопроводі "І" розраусті свердловини, визначення ЩІЛЬНОСТІ газу при хункових точок, визначення тиску і температури нормальних умовах і відносної ЩІЛЬНОСТІ газу за газу в кожній з розрахункових точок газопроводу за повітрям і періодичного виміру тиску і температури приведеними формулами і порівняння величини газу на установці пристроїв, що відключають, витиску в кожній розрахунковій точці газопроводу і бору на газопроводі "І" розрахункових точок, виграничного тиску за рівноважною кривою утворензначення тиску і температури газу в кожній з розня гідратів, що відповідає ВІДНОСНІЙ ЩІЛЬНОСТІ газу рахункових точок газопроводу за приведеними за повітрям, при температурі, яка дорівнює темпеформулами і порівняння величини тиску в кожній ратурі газу в цій розрахунковій точці, не дозволяє розрахунковій точці газопроводу і граничного тиску визначити момент початку і місце утворення гідраза рівноважною кривою утворення гідратів, що тів у газопроводі і вчасно ужити заходів з їх ліквівідповідає відносної ЩІЛЬНОСТІ газу за повітрям, дації при температурі, рівній температурі газу в цій розрахунковій точці, не дозволяє визначити момент Відомий спосіб керування процесом поперепочатку і місце утворення гідратів у газопроводі і дження пдратоутворення в газопроводі [А с вчасно ужити заходів з їх ліквідації СРСР№ 1763794, кл F17D3/00, БВ № 35, 1992], при якому змінюють подачу інгібітору пдратоутворення в залежності від витрати газу, при цьому частину газу перепускають по байпасу до прямолінійної ділянки газопроводу без запірно-регулюїочої арматури, що містить накопичувач гідратів, перед яким газ охолоджують до заданої температури, відокремлюють краплинну вологу і вимірюють витрату, а подачу інгібітору коректують за відхиленням швидкості зміни співвідношення витрати в байпасі і газопроводі від заданого значення, при цьому здійснюють промивання байпасу інгібітором при досягненні співвідношенням витрат заданого граничного значення Даний спосіб керування процесом попередження пдратоутворення в газопроводі також, як і спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі, що заявляється, включає вимір витрати газу Однак, відсутність виміру тиску і температури газу на усті свердловини, визначення ЩІЛЬНОСТІ газу при нормальних умовах і відносної ЩІЛЬНОСТІ газу за повітрям і періодичного виміру тиску і температури газу на установці пристроїв, що відключають, вибору на газопроводі "І" розрахункових точок, визначення тиску і температури газу в кожній з розрахункових точок газопроводу за приведеними формулами і порівняння величини тиску в кожній розрахунковій точці газопроводу і граничного тиску за рівноважною кривою утворення гідратів, що відповідає ВІДНОСНІЙ ЩІЛЬНОСТІ газу за повітрям, при температурі, рівній температурі газу в цій розрахунковій точці, не дозволяє визначити момент початку і місце утворення гідратів у газопроводі і вчасно ужити заходів з їх ліквідації В основу передбачуваного винаходу поставлена задача удосконалення способу контролю утворення гідратів у газопроводі шляхом підвищення його точності й ефективності за рахунок визначення моменту початку утворення гідратів і виявлення місця в газопроводі, у якому вони утворюються Задача, яка поставлена, вирішується тим, що у відомому способі контролю утворення гідратів у газопроводі, що включає вимір витрати газу на установці пристроїв, що відключають, ВІДПОВІДНО винаходу додатково вимірюють тиск і температуру газу на усті свердловини, визначають ЩІЛЬНІСТЬ газу при нормальних умовах і відносну ЩІЛЬНІСТЬ газу за повітрям, за величиною якої вибирають рівноважну криву утворення гідратів для газу, що транспортується по газопроводу, і періодично вимірюють тиск і температуру газу на установці пристроїв, що відключають, на газопроводі від устя свердловини до установки пристроїв, що відключають, вибирають "І" розрахункових точок, розподілених по довжині газопроводу, визначають і запам'ятовують довжини ділянок газопроводу від установки пристроїв, що відключають, до кожної з розрахункових точок, протягом доби у встановлений час за попередньо обмірюваними величинами температури газу на усті свердловини і відносної ЩІЛЬНОСТІ газу за повітрям і за останніми обмірюваними величинами температури і витрати газу на установці пристроїв, що відключають, розраховують температуру ґрунту, а за обмірюваними величинами тиску і температури газу на усті свердловини і ЩІЛЬНОСТІ газу при нормальних умовах і за 49762 обмірюваними величинами тиску, температури і витрати газу на установці пристроїв, що відключають, розраховують для газопроводу середнє значення коефіцієнта стискальності газу - Z cp і розрахунковий коефіцієнт - А и, прийнявши, що тиск - Рк і температура - Тк наприкінці ділянок газопроводу, що відповідають кожній розрахунковій точці, рівні ВІДПОВІДНО обмірюваним величинам тиску - Роу і температури - ТОу газу на установці пристроїв, що відключають, визначають тиски -Р н і температури - Тн газу в кожній з розрахункових точок від 1-ої і до 1-ої за формулами де ТГр - температура ґрунту на рівні залягання труби, К, к- коефіцієнт тепловіддачі, DH - ЗОВНІШНІЙ діаметр труби, м, Д - відносна ЩІЛЬНІСТЬ газу за повітрям, Ср - середня ізобарна теплоємність газу, кдж/(кг*К), 1, - довжина ділянки газопроводу, що відповідає /-й розрахунковій точці, км, Q - витрата газу на установці пристроїв, що відключають, млн м3/добу, ф 2 - середня температура газу на ДІЛЯНЦІ газопроводу, К, отримані тиски і температури газу в кожній з розрахункових точок газопроводу запам'ятовують, і, порівнюючи тиск у 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, визначають момент початку утворення гідратів і розрахункові точки, у яких гідрати почали утворюватися Уведення додаткового виміру тиску і температури газу на усті свердловини, визначення ЩІЛЬНОСТІ газу при нормальних умовах і відносної ЩІЛЬНОСТІ газу за повітрям і періодичного виміру тиску і температури газу на установці пристроїв, що відключають, вибору на газопроводі від устя свердловини до установки пристроїв, що відключають, "І" розрахункових точок, розподілених по довжині газопроводу, визначення тиску і температури газу в кожній з розрахункових точок за приведеними формулами і порівняння величини тиску в кожній розрахунковій точці газопроводу з величиною граничного тиску за рівноважною кривою утворення гідратів, що відповідає відносної ЩІЛЬНОСТІ газу за повітрям, при температурі, яка дорівнює температурі газу в цій розрахунковій точці, дає можливість визначити початок утворення гідратів у газопроводі і місце, у якому вони почали утворюватися, що дозволяє більш оперативно вжити заходів з усунення гідратів і забезпечує підвищення точності й ефективності запропонованого способу контролю утворення гідратів На кресленнях приведені (для пояснення реалізації пропонованого способу) фіг 1 - схема газопроводу, що подає газ від устя свердловини на установку пристроїв, що відключають, і далі на установку підготовки газу, фіг 2 - схема реалізації способу, фіг 3 - приклад рівноважних кривих утворення гідратів Схема газопроводу (фіг 1) містить свердловину 1, датчик тиску 2 і датчик температури 3, які підключені до устя свердловини 1, газопровід 4, з'єднаний зі свердловиною 1, установку пристроїв, що відключають, 5, підключену до газопроводу 4, газопровід 6, який проходить до установки збору і підготовки газу, і з'єднаний з установкою пристроїв, що відключають, 5, яка являє собою відрізок трубопроводу, у який установлені кран, що відключає, 7 і регульований кран 8, датчик тиску 9, датчик температури 10 і датчик витрати 11, підключені до трубопроводу на установці пристроїв , що відключають, 5 Розрахункові точки на фіг 1 не показані, вони умовно розташовуються на газопроводі 4, причому першою точкою є устя свердловини 1, а номери точок зростають у напрямку до установки пристроїв, що відключають, 5, 1-а розрахункова точка обирається на газопроводі 4 перед установкою пристроїв, що відключають, 5, тобто між 7-ою розрахунковою точкою й установкою пристроїв, що відключають, 5 є ділянка газопроводу 4 Розрахункові точки можна розташовувати як рівномірно по газопроводу 4, так і нерівномірно, наприклад, розташовувати деякі розрахункові точки в тих місцях газопроводу 4, у яких найбільш ймовірне утворення гідратів, наприклад, у місцях вигинів газопроводу 4 Після вибору розрахункових точок визначаються відстані від кожної розрахункової точки до установки пристроїв, що відключають, 5 (довжини ділянок газопроводу від установки пристроїв, що відключають, до кожної розрахункової точки), при цьому ділянки газопроводу нумеруються за номером точки, з якої починається ділянка Довжини ділянок газопроводу заносяться в пам'ять системи, що реалізує запропонований спосіб Для діапазону можливих величин відносних щільностей газу, який подається в газопровід, рівноважні криві утворення гідратів вибирають за ВІДПОВІДНИМИ довідниками [див Коротаєв Ю П Експлуатація газових родовищ - М Надра, 1975 - стор 288, мал VII 4], апроксимують кожну криву й отримані значення коефіцієнтів апроксимації запам'ятовують Спосіб контролю утворення гідратів у газопроводі реалізують у такий спосіб Газопровід 2 має довжину, припустимо, 2 кілометри, на ньому вибирають, наприклад, 10 розрахункових точок, розміщених на газопроводі рівномірно, тоді відстані від розрахункових точок до установки пристроїв, що відключають, 5 будуть дорівнювати її = 2км, h = 1,8км, 13 = 1,6км, , 1ю = 0,2км Виміри тиску - Ру і температури - Ту газу на усті свердловини провадяться датчиками 2 і 3 ВІДПОВІДНО до технологічного регламенту, наприклад, один раз на тиждень, визначення ЩІЛЬНОСТІ газу при нормальних умовах - рн робить хімічна лабораторія, яка також визначає відносну ЩІЛЬНІСТЬ газу за повітрям - Д за формулою Д = рн/1,205, також ВІДПОВІДНО до технологічного регламенту, наприклад, один раз на добу Виміри тиску - Роу, температури - Тоу і витрати - Q газу на установці пристроїв, що відключають, 5 виконуються датчи 49762 8 ками 9, 10 і 11 із установленим періодом контроколиваннях температури, за попередньо обмірюлю, наприклад, один раз за 10 хвилин ваними величинами відносної ЩІЛЬНОСТІ газу за повітрям і температури газу на усті свердловини і Температуру ґрунту - Тгр на глибині залягання за останніми обмірюваними величинами темперагазопроводу визначають за попередньо обмірюватури і витрати газу на установці пристроїв, що відними величинами температури газу на усті свердключають, 5 ловини і відносної ЩІЛЬНОСТІ газу за повітрям і за останніми обмірюваними величинами температури Після КОЖНОГО виміру параметрів на установці і витрати газу на установці пристроїв, що відклюпристроїв, що відключають, 5 визначають тиски і чають, 5 за формулою температури газу в обраних розрахункових точках Для цього попередньо розраховують для газопроводу середнє значення коефіцієнта стискальності Т. -7V газу - Z cp і значення розрахункового коефіцієнта А за формулами 0,024ЇІ> де к- коефіцієнт тепловіддачі, DH - ЗОВНІШНІЙ діаметр труби, м, ізобарна теплоємність газу, кдж/(кгК), середня - середній тиск газу в газопроводі, Мпа, я г - середня температура газу в газопроводі, К, L - довжина газопроводу, км Визначення температури ґрунту виконується 1 - 2 рази на добу при стабільній температурі навколишнього повітря, при різких коливаннях температури навколишнього повітря (особливо у весняний і ОСІННІЙ періоди) розрахунок температури ґрунту можна виконувати частіше - до 5 - 6 разів на добу Отриману температуру ґрунту використовують надалі, до наступного розрахунку Тгр, при визначенні можливості утворення гідратів Після КОЖНОГО визначення ЩІЛЬНОСТІ газу при нормальних умовах розраховують значення псевдокритичної температури - Ткр і псевдокритичного тиску - Ркр за формулами i»v*= 1,773(26,831 -р„У, Thp= 155,24(0,564 + р„), і, крім того, вибирають рівноважну криву утворення гідратів, яка відповідає останній отриманій відносної ЩІЛЬНОСТІ газу за повітрям Контроль утворення гідратів здійснюють у такий спосіб При запуску системи, яка реалізує спосіб контролю утворення гідратів, попередньо вимірюють тиск і температуру газу на усті свердловини і визначають ЩІЛЬНІСТЬ газу при нормальних умовах і відносну ЩІЛЬНІСТЬ газу за повітрям, які далі вимірюють і визначають ВІДПОВІДНО ДО встановленого технологічного регламенту Отримані значення параметрів запам'ятовують і використовують у подальших розрахунках до наступного виміру чи визначення, тобто відновлення значень указаних параметрів роблять також з періодами, установленими технологічним регламентом Величини тиску, температури і витрати газу на установці пристроїв, що відключають, 5 вимірюють із установленим періодом контролю При першому вимірі параметрів на установці пристроїв, що відключають, 5, при запуску системи контролю утворення гідратів, відразу розраховують температуру ґрунту, яку далі розраховують протягом доби один-два рази при стабільній температурі навколишнього повітря і до п'яти-шести разів при різких воді, р, *? - приведений тиск газу в газопро *р - приведена температура газу в газопроводі Розрахунковий коефіцієнт А є функцією А, Д, Е, DBH І дорівнює де А - коефіцієнт гідравлічного опору, Е - поправочний коефіцієнт [див Коротаєв Ю П Експлуатація газових родовищ - М Надра, 1975 -стор 318], DBH - внутрішній діаметр труби газопроводу Значення А і Е звичайно визначають за діаграмами чи вибирають у межах діапазону заданих значень за ВІДПОВІДНИМИ довідниками Однак, якщо відома витрата і тиск газу на початку і КІНЦІ газопроводу, то коефіцієнт А можна визначити за формулою Ру - тиск на усті свердловини, що також є тиском на початку газопроводу, МПа, РОу - тиск на установці пристроїв, що відключають, що також є тиском наприкінці газопроводу, МПа, що дозволяє підвищити точність способу контролю утворення гідратів, оскільки розрахований таким способом коефіцієнт А враховує параметри конкретного газопроводу і газу, що транспортується Визначення коефіцієнта А може виконуватись як відразу після виміру тиску і температури на усті свердловини за їхніми значеннями і за останніми обмірюваними значеннями тиску і температури на установці пристроїв, що відключають, 5, так і після кожного виміру тиску і температури на установці пристроїв, що відключають, 5 за їхніми значеннями і за останніми обмірюваними значеннями тиску і температури на усті свердловини Моменти визначення розрахункового коефіцієнта /1 визначаються, виходячи з геометричних параметрів газопроводу і параметрів газу, що транспортується Далі, прийнявши значення тиску - Рк і температури - Тк газу наприкінці ділянок газопроводу, що відповідають кожній розрахунковій точці, рівними ВІДПОВІДНО тиску - РОу і температурі - Тоу газу, обмі 49762 10 рюваним на установці пристроїв, що відключають, ний тиск для даної розрахункової точки з розраху5 і, використовуючи отримані раніше для газопронковим тиском у ній, визначають можливість почаводу середнє значення коефіцієнта стискальності тку утворення гідратів у цій точці (див фіг 3) газу - Zcp, значення розрахункового коефіцієнта - А Наприклад, у результаті розрахунку отримано, и значення середньої ізобарної теплоємності газу що в п'ятій розрахунковій точці значення темпера2 Ср, розраховують значення температури - Тн і тистури і тиску становлять Т = 20°С, Р = 11 Окг/см , а в ку - Рн у кожній розрахунковій точці за формулами шостій розрахунковій точці значення температури і 2 тиску становлять Т = 19,4°С, Р = 109кг/см , при цьому відносна ЩІЛЬНІСТЬ газу дорівнює 0,7 За рівноважною кривою пдратоутворення для газу з де 1, - довжина ділянки газопроводу, що відповідносною ЩІЛЬНІСТЮ газу за повітрям Д = 0,7 одевідає /-й розрахунковій точці, км, ржуємо, що при температурі 20°С граничний тиск т т 2 Г = ** дорівнює 111кг/см , тобто при температурі 20°С ср 2 2 - середня температура газу на ДІтиск повинний бути менше 111кг/см , щоб гідрати ЛЯНЦІ газопроводу, К Отримані величини тиску і температури в кожній розрахунковій точці запам'ятовують Після розрахунку величини тиску і температури в розрахунковій точці за коефіцієнтами апроксимації обраної при визначенні відносної ЩІЛЬНОСТІ газу за повітрям рівноважної кривої утворення гідратів і за температурою газу в даній розрахунковій точці розраховують граничний тиск - Ргр(Т|), при перевищенні якого величиною тиску в газопроводі можливе утворення гідратів, і, порівнюючи гранич не утворювалися, тому в п'ятій розрахунковій точці немає умов для утворення гідратів, а при темпе2 ратурі 19,4°С граничний тиск дорівнює 106кг/см , тобто тиск повинний бути меншим за 106кг/см2, щоб гідрати не утворювалися, тому в шостій розрахунковій точці є умови для утворення гідратів, і необхідно вживати заходи проти їхнього утворення 10 Поверхня землі Фіг. 1 11 49762 11 12 _JL_ Періодичний вимір Вимір Ру и Ту Peyt * op У Визначення/^ Т +Т & * = р .; = г Вивід результатів І НІ Фіг. 2 13 49762 14 p, кгс/см 30 /,"С Фіг, З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71