Doświadczalno-teoretyczne studium zjawisk powstawania i dysocjacji hydratów gzu ziemnego

Lubaś, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Doświadczalno-teoretyczne studium zjawisk powstawania i dysocjacji hydratów gzu ziemnego

Autorzy

Lubaś J.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Experimental and theoretical study on formation and dissociation of natural gas hydrates

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy przedstawiono wyniki wieloletnich badań autora nad zjawiskami tworzenia i dysocjacji hydra¬tów gazu ziemnego wykonanych z wykorzystaniem zmodyfikowanej aparatury PVT w Laboratorium Badania Złóż IGNiG. Pozwoliły one zweryfikować program zbudowany w oparciu o zasady termodynamiki równowagowej oraz własny wykorzystujący algorytm równań Istomina a następnie uwidocznić zasadniczy wpływ zawartości siarkowodoru i azotu na przebieg krzywych dysocjacji hydratów. Badając zjawisko metastabilności hydratów wykazano, że hydraty powstają w warunkach, które określa krzywa tworzenia nie pokrywająca się jak dotychczas sądzono z krzywą dysocjacji. Zastosowanie rachunku sieci neuronowych pozwoliło wykluczyć wpływ składu chemicznego gazu na wielkość średniej temperatury przechłodzenia określającej wielkość obszaru metastabilności. Znaczna część pracy dotyczy zagadnień technologicznych związanych z zastosowaniem optymalnych metod przeciwdziałania zjawiskom tworzenia hydratów. Opracowano w niej metodykę lokalizacji interwałów zagrożonych powstawaniem hydratów w odwiertach jak również przedstawiono sposoby uzbrojenia wgłębnego z wykorzystaniem kolumny cyrkulacyjnej i metody wtłaczania gorącego medium. W oparciu o obliczenia wykorzystujące równania bilansu energetycznego w przepływie jednofazowym oraz modelowania VFP z pakietu Eclipse przedstawiono oryginalną koncepcję wykorzystania płynów o niskim współczynniku przenikania ciepła wypełniających przestrzeń pierścieniową odwiertu. Stosując program obliczeniowy PVT SIM oraz wyniki badań doświadczalnych opracowano kryteria i zakresy zastosowania poszczególnych inhibitorów hydratów. Omówiono również zjawiska tworzenia i dysocjacji hydratów gazu ziemnego w warunkach złożowych szczególnie w odniesieniu do warunków termodynamicznych panujących w akwenie Morza Bałtyckiego.

Presented are results of laboratory tests on formation and dissociation of natural gas hydrates. The lab tests were performed in IGNiG laboratories using the modified PVT equipment. The tests results allowed us to asses reliability of computer programs i.e. the program based on statistical thermodynamic principles and the program based on Istomin equilibrium algorithm. Results indicated strong impact of H2S and nitrogen content on hydrate dissociation. It had been demonstrated that the hydrates formation are rather governed by the so called „hydrate formation curve" instead of „dissociation curve" - which is in opposition to what was suggested before. Calculations performed using the artificial neural network indicated that the chemical composition of gas has no impact on supercooling temperature which defines the envelope of hydrate metastability region. Discussed are the methods of preventing the hydrate formation and the procedure is presented which allows us to find the place where hydrate plugs are formed within the gas well. Hydrate removal procedures are discussed including the fluid recirculation and hot fluid injection methods. Presented is the original concept which consist in filling the gas well annular with fluids having the low heat transfer coefficient. This concept is supported by energy balance for single phase flow and VFP program. Provided are criteria for selection of hydrate inhibitors. Discussed are the formation and dissociation of gas hydrates in thermodynamic conditions prevailing in the Baltic Sea region.

Słowa kluczowe

hydraty gaz ziemny powstawanie dysocjacja

hydrates natural gas formation dissociation

Wydawca

Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Prace Instytutu Górnictwa Naftowego i Gazownictwa

Rocznik

2002

Tom

nr 117

Strony

1--103

Opis fizyczny

Bibliogr. 65 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lubaś J.

Bibliografia

1. Alves I. et al., 1992: A unified model for predicting flowing temperature distribution in wellbores and pipelines. SPE 20632.
2. Barker J., 1989: Formation of Hydrates During Deepwater Drilling Operations. JPT. (March).
3. Behar E. et al., 1991: Advances in Hydrate Control. 70 th Gas Processor Association Conf. San Antonio, March 11-12.
4. Berner D., 1992: Engineering aspects of natural gas hydrates. M.S. Civil Eng. U. California.
5. Brockman R. et al., 1996: Experimental study of pressure and gas content effects on wax appearance temperatures. Int. Conf. on Controlling Hydrates, Waxes and Asphaltenes, Aberdeen.
6. Berecz E., Bella-Achs M., 1983: Gas Hydrates. Budapest.
7. Brill J., Beggs H., 1978: Two-phase flow in pipes. University of Tulusa.
8. Bukhgalter E., 1972: Gazowoje Dieło (5).
9. Campbell J., 1970: Gas conditioning and processing. Oklahoma.
10. Carew W., 1976: Wlianie angidratnych ingibitorow na temperaturu i mechaniczeskie swoistwa parod i cementnogo kolca prizabojnoj zony. Gazowaja Promyszl (10).
11. Ciesielczyk E., 2001: Analiza skuteczności i działania inhibitorów hydratów na podstawie wyników obliczeń modelowych. Praca statutowa IGNiG.
12. Darlak В., Kowalska-Włodarczyk M., Such P., 1998: Metodyka oceny właściwości zbiornikowych skał z zastosowaniem sieci neuronowych. Prace IGNiG nr 97.
13. Eastlund K., 1989: New system stops paraffin build up. Petr. Eng. January.
14. Edmonds В., 1999: Latest developments in integrated prediction modeling hydrates, waxes and asphaltenes, VBG UK Conferences Unvted.
15. Ellaccott S. et al., 997: Mathematis of Neural Metworks.
16. Englezos Р. 1993: Clatrate Hydrates. Ind. Eng. Chem. Res. (32).
17. Goodwin S., 1997: Novel inhibitors for hydrate prevention. IBC UK Confereces Limited.
18. Hammerrschmidt E., 1934: Formation of gas hydrates in natural gas transmission lines. Int. Engineering Chemistry. Vol. 26.
19. Hasan A., 1994: Aspects of wellbore heat transfer during two-phase flow. SPE Prod. Fac. (August).
20. Hunt A., 1999: Latest advances in hydrate inhibitor technology. IBC UK Conferences Limited.
21. Istomin W., 1990: Predupreżdenije i likwidacja gazowych gidratow w sistemach sbora i promysłowoj obrabotki gaza i niefti. Moskwa.
22. Istomin W., 1992: Gazowyje gidraty w prirodnych usłowiach. Moskwa.
23. Janowski M., Kuśmider J., 2002: Zastosowanie zwężek wgłębnych w odwiertach kopalni Radlin. XIII Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna AGH.
24. Jhaveri J., 1965: Can. J. Chem. Eng. 43.
25. Katz D., 1945: Prediction of condition for hydrate formation in natutal gases. Trans. AIME.
26. Katz D., 1959: Handbook of natural gas engineering. Mc Graw-Hill, New York.
27. Kelland et al., 1995: A new generation of gas hydrate inhibitors. SPE 30695.
28. Kędzierski S., Chowaniec A., 1970: Ilościowy proces odkładania się hydratów gazu ziemnego w gazociągach. Gaz, Woda i Techn.. San. nr 4.
29. Leszczyński St., 1956: Krystalizacja w przemyśle chemicznym. PWT. Warszawa.
30. Lubas J., 1978: Problem hydratów w eksploatacyjnych odwiertach gazowych. Nafta nr 11.
31. Lubas J., 1986: Rtęć w permsko-karbońskich gazach ziemnych Niżu Polskiego. Prace IGNiG nr 56.
32. Lubas J., Dudek A., Jaracz Cz., Szurek K., 1993: Sposób i urządzenie do wydobycia ropy o wysokiej lepkości z odwiertu. Patent RP. 162585.
33. Lubaś J., Jakubowicz P., Kwilosz Т., 1996: Opracowanie nowych metod i środków dla przeciwdziałania powstawaniu hydratów w rurkach wydobywczych odwiertów gazowych. Praca n-b IGNiG.
34. Lubaś J., 1996: Warunki tworzenia się hydratów i sposoby im przeciwdziałania w głębokich odwiertach gazowych. VII Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna AGH.
35. Lubaś J., 1996a: Sposób eksploatacji odwiertów. Patent RP nr 183788.
36. Lubaś J., Janocha A., 1997: Zjawiska powstawania kompleksów parafinowo-hydratowych w niektórych odwiertach i instalacjach kopalnianych gazu ziemnego. VIII Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna AGH.
37. Lubaś J., 1998: Hydraty w głębokich odwiertach gazu ziemnego-prognozowanie i zapobieganie. Prace IGNiG nr 93.
38. Lubaś J. et al., 1998: Identyfikacja warunków powstawania hydratów w gazach o zróżnicowanej zawartości siarkowodoru. Praca statutowa IGNiG, KBN.
39. Lewin and Associates, 1983: Handbook of gas hydrate properties and occurrence. US Dep. of Energy.
40. Majeed Y., 1997: Minimizing the risks of hydrate formation during deepwater drilling operations. IBC UK Conferences Lim.
41. Makogon Y., 1974: Hydrates of natural gas. Nedra, Izdatelstwo Moskwa.
42. Makogon Y., 1985: Gazowyje gidraty, priedupreżdenije ich obrazowanija i ispolzowanie. Moskwa.
43. Makogon Y., 1997: Hydrates of hydrocarbons. Penn Well Books, Tulsa.
44. Makogon Y., Holditch S., 2001: Gas Hydrates-1: Lab work clarifies gas hydrate formation, dissociation. OGJ Feb. 5.
45. Makogon Y., Holditch S., 2001: Gas hydrates-Conclusion: Experiments illustrate hydrate morphology, kinetics. OGJ Feb. 12.
46. Makogon Y., Holditch S., Lee S., 2001: Solubility of natural gas in water and its role in the formation of gas hydrates. IGRC Amsterdam.
47. Manning F. et al., 1991: Oilfield processing of petroleum. Volume One; Natural gas.
48. McCaine W.D., 1990: The properties of petroleum fluids. PennWell Books.
49. Moshfeghian M., 1993: Method predicts hydrates for high - pressure gas streams. OGJ. (Aug).
50. Munck J, et al. 1988: Computations of the formation of gas hydrates Chem. Eng. Sei. Vol. 43. No. 10.
51. Osowski S., 1996: Sieci neuronowe w ujęciu algorytmicznym. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
52. Papadopoulos J., 1985: A generalized model for predicting equilibrium conditions for Gas Hydrates. AICHE J. (Vol. 31 Nov.).
53. Parrish W., Prausnitz M., 1972: Dissociation pressures of gas hydrates formed by gas mixtures. Ind. Eng. Chem. Process. Des. Devel. No. 1.
54. Pritsley J., 1778-80: Verssuche und Beobachtungen Uber Verhiedene Gattungen der Luft. Wien-Leipzig.
55. Ramey J., 1962: Wellbore heat transmission. JPT (April).
56. Rainjevic K., 1964: Tablice cieplne z wykresami. Warszawa.
57. Radecki S., 2000: Perspektywy poszukiwania złóż węglowodorów Oddziału Górnictwo Naftowe. III. Krajowy Zjazd Branży Górnictwa Naftowego, Nafta Gaz 2000, Materiały Konferencyjne.
58. Rauch E., Le Noe O., 2001: Selection of natural gas hydrate inhibitor for underground storage facilities . IGRC Amsterdam 2001.
59. Sloan E., 1991: Natural gas hydrates. JPT December.
60. Sloan E., Fleyfei F., 1992: Fluid Phase Equil. 76, 123.
61. Sloan E., 1998: Clathrate Hydrates of Natural Gases. Second Edition, Revised and Expanded. New York.
62. Siemek et al. J., 1992: Określenie warunków tworzenia się hydratów w zaazotowanych i zasiarczonych gazach ziemnych Niżu Polskiego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi. Zeszyt 3-4.
63. Willhite P., 1967: Over-all heat transfer coefficients in steam and hot water injection wells. JPT (May).
64. Tadeusiewicz R., 1993: Sieci neuronowe. Akademicka Oficyna Wydawnicza, Warszawa.
65. Townsend F., Reid L., 1978: Hydrate control in natural gas systems. Laurance Reid Associaties, Norman.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-0baa26af-8140-4466-b1a7-bd003b97d005