Opracowanie innowacyjnej metodyki określania warunków ciśnienia i temperatury dysocjacji hydratów z wykorzystaniem aparatury do badań PVT

• Autorzy: Kuśnierczyk J. , Szuflita S.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2017.04.07

Warianty tytułu

EN

The development of innovative methodologies to determine the conditions of pressure and temperature dissociation of hydrates by using the PVT test apparatus

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania nad dysocjacją hydratów przeprowadzono w szerokim zakresie ciśnień (od 50 do 500 bar) dla mieszaniny wody destylowanej oraz metanu. Polegały one na schładzaniu całego układu aż do momentu osiągnięcia stanu, w którym zaczyna formować się hydrat. Odnotowano wtedy anormalny spadek ciśnienia w komorze badawczej. Podczas formowania hydratu utrzymywano stałą temperaturę układu aż do stabilizacji ciśnienia (zanik przyrostu hydratu), a następnie przystępowano do powolnego ogrzewania badanego systemu trójfazowego (gaz–woda–hydrat), powodując stopniowy rozpad hydratu. W czasie trwania całego procesu automatycznie rejestrowano parametry ciśnienia i temperatury oraz ich przebieg w funkcji czasu. Na podstawie przeprowadzonych badań wykreślono krzywe w układzie PT, obrazujące przebieg tworzenia się oraz dysocjacji hydratów. Wykonano szereg badań w celu wypracowania odpowiedniej metodyki. Dodatkowo przeprowadzono badanie długoterminowe. Trwało ono około 55 godzin. Analizy te potwierdziły skuteczność oraz dokładność opracowanej procedury. W przypadku przeprowadzonych prac badawczych w standardowym (ustalonym przez autorów) czasie oraz przy badaniu długoterminowym nie zauważono rozbieżności wyników. Potwierdza to prawidłowy dobór czasu (stabilizacji tworzenia hydratu i tempa grzania) oraz metodyki określania warunków PT dysocjacji hydratów.

EN

Studies on the dissociation of hydrates were carried out in a wide range of pressures (50 to 500 bar) for a mixture of distilled water and methane. They consisted of cooling the entire system until a hydrate begins to form. Abnormal pressure drop in the test chamber was noticed. During hydrate formation, a constant temperature was maintained until the pressure stabilization (loss of growth hydrate), and then slow heating of the system in three-phase (gas–water–hydrate) was initiated, causing gradual disintegration process of the hydrate. During the whole process parameters of pressure and temperature and their progress in the time function were automatically recorded. Based on the survey, PT curves were plotted, illustrating the process of formation and dissociation of hydrates. A number of studies in order to develop a suitable methodology were performed. Additionally, a long-term study was carried out. It lasted about 55 hours. The study confirmed the effectiveness and accuracy of the developed procedure. In the case of research work carried out in the standard (set by the authors) time and long-term study, no discrepancies results were noted. It confirms the correct choice of time (stabilization of hydrate formation and the rate of heating) and the methodology for determining the conditions of PT dissociation of hydrates.

Słowa kluczowe

PL

hydraty; powstawanie hydratów; dysocjacja hydratów

EN

hydrates; formation of hydrates; dissociation of hydrates

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 73, nr 4
• Strony: 266--273
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Kuśnierczyk J.

• Zakład Badań Złóż Ropy i Gazu. Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

autor

Szuflita S.

• Zakład Badań Złóż Ropy i Gazu. Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

Bibliografia

• [1] Bagherzadeh S.A., Alavi S., Ripmeester J.A., Englezos P.: evolution of methane during gas hydrate dissociation. Fluid Phase Equilibria 2013, vol. 358, s. 114-120.
• [2] Ciechanowska M.: Niekonwencjonalne węglowodorowe źródła energii – gazohydraty. Nafta-Gaz 2014, nr 10, s. 724-727.
• [3] Davy H.: The Bakerian Lecture. On Some of the Combinations of Oxymuriatic Gas and Oxygen, and on the Chemical Relations of These Principles, to Inflammable Bodies. Abstracts of the Papers Printed in the Philosophical Transactions of the Royal Society of London 1800, 1, s. 385-388.
• [4] Giavarini C., Hester K.: Gas Hydrates: Immense Energy Potential and Environmental Challenges. Springer London 2011.
• [5] Hammerschmidt E.G.: Formation of Gas Hydrates in Natural Gas Transmission Lines. Industrial & Engineering Chemistry 1934, vol. 26, nr 8, s. 851-855.
• [6] Handa Y.P.: Compositions, enthalpies of dissociation, and heat capacities in the range 85 to 270 K for clathrate hydrates of methane, ethane, and propane, and enthalpy of dissociation of isobutane hydrate, as determined by a heat-flow calorimeter. The Journal of chemical thermodynamics 1986, vol. 18, nr 10, s. 915-921.
• [7] Holman S.A., Osegovic J.P., Young J.C., Ames A.L., Tatro S.R., Max M.D.: Controlled Growth of Polycrystalline Ethane Hydrate and Inferences for Gas Recovery from Hydrate Deposits. Proceedings of the Offshore Technology Conference 2004, Huston, Texas.
• [8] Koh C., Solan D.: Clathrate Hydrates of Natural Gases, Third edition 2007. CRC Press.
• [9] Lorenc M., warowny W.: Doświadczalne metody badań hydratów gazowych. Wiertnictwo, Nafta, Gaz 2011, t. 28, z. 1-2, s. 227-251.
• [10] Lubaś J.: Hydraty w głębokich odwiertach gazu ziemnego – prognozowanie i zapobieganie, Prace IGNiG 1998, nr 93.
• [11] Lubaś J.: Doświadczalno-teoretyczne studium zjawisk powstawania i dysocjacji hydratów gazu ziemnego. Prace IGNiG 2002, nr 117.
• [12] Maslin M., Owen M., Betts R., Day S., Jones T.D., Ridgwell A.: Gas hydrates: past and future geohazard? Philosophical Transactions of the Royal Society of London: mathematical, Physical and engineering Sciences 2010, vol. 368, nr 1919, s. 2369-2393.
• [13] Max M.D., Holman S.: Variable gas solubility effect of the gas hydrate system and its influence on optimization of gas recovery. Proceedings of the Offshore technology Conference 5-8 May 2003, Houston Texas,s. 1-4.
• [14] Max M.D., Johnson A.H., Dillon W.P.: Economic Geology of Natural Gas Hydrate. Springer Science & Business Media 2006.
• [15] Mazurenko L.L., Soloviev V.A.: Worldwide distribution of deep-water fluid venting and potential occurrences of gas hydrate accumulations. Geo-Marine Letters 2003, vol. 23, nr 3-4, s. 162-176.
• [16] Misyura S.Y.: Effect of heat transfer on the kinetics of methane hydrate dissociation. Chemical Physics Letters 2013, vol. 583, s. 34-37.
• [17] Misyura S.Y., Donskoy I.G.: Dissociation of natural and artificial gas hydrate. Chemical Engineering Science 2016, vol. 148, s. 65-77.
• [18] Natarajan V., Bishnoi P.R., Kalogerakis N.: Induction phenomena in gas hydrate nucleation. Chemical Engineering Science 1994, vol. 49, nr 13, s. 2075-2087.
• [19] Priestley J.: Dr. Joseph Priestley’s Versuche und Beobachtungen über verschiedene Gattungen der Luft. R. Grässer 1780.
• [20] Rehder G., Kirby S.H., Durham W.B., Stern L.A., Peltzer E.T., Pinkston J., Brewer P.G.: Dissolution rates of pure methane hydrate and carbon-dioxide hydrate in undersaturated seawater at 1000-m depth. Geochimica et Cosmochimica Acta 2004, vol. 68, nr 2, s. 285-292.
• [21] Skovborg P., Ng H.J., Rasmussen P., Mohn U.: Measurement of induction times for the formation of methane and ethane gas hydrates. Chemical Engineering Science 1993, vol. 48, nr 3, s. 445-453.
• [22] Vlasov V.A.: Diffusion model of gas hydrate dissociation into ice and gas: Simulation of the self-preservation effect. International Journal of Heat and Mass Transfer 2016, vol. 102, s. 631-636.
• [23] Warowny W., Lorenc M.: Wykorzystanie zjawiska hydratacji gazów. Wiertnictwo, Nafta, Gaz 2009, t. 26, z. 1-2, s. 399-409.
• [24] Xu W.: Modeling dynamic marine gas hydrate systems. American mineralogist 2015, vol. 89, nr 8-9, s. 1271-1279.
• [25] Yin Z., Chong Z.R., Tan H.K., Linga P.: Review of gas hydrate dissociation kinetic models for energy recovery. Journal of Natural Gas Science and Engineering 2016, s. 1-26.
• [26] Warnecki M.: Adaptacja bezrtęciowej aparatury PVT dla badań warunków formowania się hydratów metodą “tąpnięcia” ciśnienia. Dokumentacja INiG – PIB, Krosno, sierpień 2008, nr zlecenia: 32/KB.
• [27] Warnecki M.: Określenie warunków formowania się hydratów i ocena stanu fazowego PVT płynów węglowodorowych pochodzących z wytypowanych złóż gazu ziemnego wraz z interpretacją wyników. Dokumentacja INiG – PIB, Krosno, grudzień 2014, nr zlecenia: 971/KB.
• [28] Warnecki M.: Określenie warunków ciśnienia i temperatury formowania się i dysocjacji hydratów w płynie złożowym Niebieszczany-1. Dokumentacja INiG – PIB, Krosno, lipiec 2016, nr zlecenia: 1139/KB.
• [29] Warnecki M., Szuflita S., Kuśnierczyk J.: Zagrożenie hydratami podczas wydobycia płynów węglowodorowych z formacji łupkowych. Nafta-Gaz 2016, nr 8, s. 619-625, 10.18668/NG.2016.08.05.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).