Предупреждение и борьба с гидратообразованием в промысловых системах добычи газа и дальнейшего его транспорта в условиях Уренгойского газоконденсатного месторождения

Prevention and control of hydrate formation in field systems of gas production and further transportation in the conditions of the Urengoy gas condensate field

В большинстве случаев для предотвращения образования гидратов используются ингибиторы гидратообразования.

Ингибитор гидратообразования – вещество, которое изменяет термобарические условия образования гидратов, либо влияет на скорость образования гидратов в газожидкостном потоке.

В большинстве случаев ввиду экономических соображений используется водный раствор KCl 25%. Преимущества данных ингибиторов – высокая антигидратная активность, дешевизна технических сортов, простота приготовления раствора, нетоксичность. Недостатки – очень высока коррозионная активность, возможность выпадения осадка при смешении с пластовой минерализованной водой необходимость специального узла подготовки рабочего агента. Исходя из всех характеристик, такие ингибиторы могут использоваться на небольших месторождениях средней и южной полосы России. Однако применение этих ингибиторов в северных регионах на крупных месторождениях представляется нетехнологичным в силу климатического фактора и особенности технологии добычи.

Наибольшее применение находит диэтиленгликоль, который используется также как абсорбент при осушке газа. Диэтиленгликоль – эффективный ингибитор гидратообразования, одним из достоинств которого является малая растворимость в газовой фазе. Недостатками являются высокая цена, технологические затруднения при разделении эмульсии диэтиленгликоля с нестабильным конденсатом, высокая вязкость, высокая температура кристаллизации, что осложняет использование в северных условиях. С целью снижения стоимости состава разработаны ингибиторы, состоящие из большого количества различных гликолей, такие как полигликоль, этиленгликоль, пропиленгликоль и др. Ввиду свойств данных ингибиторов наилучшее применение они находят на стадиях осушки и охлаждения газа.

Использование ингибиторов на основе метанола широко распространено на месторождениях для предупреждения гидратообразования и ликвидации гидратных отложений. На месторождениях Крайнего Севера России используется практически только метанол по следующим причинам:

- относительно низкая стоимость и широкая промышленная база;

- высокая технологичность процесса ввода и распределения метанола;

- наивысшая антигидратная активность, сохраняющаяся даже при низких температурах;

- очень низкая температура замерзания растворов метанола и их малая вязкость;

- сравнительно низкая растворимость метанола в нестабильном конденсате;

- некоррозионность метанола и его водных растворов;

- возможности использования технических сортов метанола;

- наличие простых технологических схем регенерации отработанных растворов;

- проработанность вопросов утилизации и захоронения промстоков, содержащих метанол;

- высокая эффективность ликвидации несплошных гидратных пробок.

Но также в свою очередь применения метанолосодержащих ингибиторов имеет ряд недостатков:

- высокая токсичность и пожароопасность возможные выпадения солей при смешивании с высокоминерализованной пластовой водой эффект ускоренного роста кристаллогидратов в присутствии разбавленных водных растворов метанола с недостаточной концентрацией для предупреждения гидратов, т.е. при недостаточной концентрации метанол становится не ингибитором, а катализатором гидратообразования;

- высокая упругость паров, а также очень высокая растворимость в сжатом природном газе [1].

На Уренгойском месторождении применяется метанол. Метанол имеет высокую эффективность, но при этом обладает такими недостатками, как высокая стоимость, высокие затраты на доставку, токсичность.

Для газопромысловых систем Уренгойского месторождения характерен высокий суточный расход скважинной продукции. При этом большую часть года скважины и установки подготовки эксплуатируются при отрицательных температурах, а газ содержит в себе достаточное для образования гидратов количество воды.

В данных условиях для предотвращения образования гидратов требуется большое количество метанола.

Поэтому существует необходимость в разработке решений по оптимизации технологических схем и снижению расхода ингибитора.

Существуют следующие пути экономии и сокращения расхода метанола [2]:

– использование технологической карты ингибирования скважин в зависимости от характеристик их работы

– рециркуляция метанола на одной и той же технологической линии подготовки газа.

– использование смешанных ингибиторов (метанол + ДЭГ).

– использование колонны отдувки с различными сочетаниями вспомогательного оборудования.

– регенерация с помощью ректификационной колонны.

Для оптимизации процесса ингибирования в технологическую схему может быть включена колонна отдувки метанола.

Возможными местами образования гидратов являются выходные потоки из теплообменников, аппарата воздушного охлаждения и поток из блока эжекторов в блок низкотемпературного сепаратора. Для предотвращения гидратообразования в этих точках предусмотрен впрыск концентрированного метанола (концентрация 80 процентов массовых).

При использовании колонны отдувки в разделитель направляется метанольный раствор с низа первичного сепаратора, с низа промежуточного сепаратора и с низа самой колонны. Расход метанола для ингибирования 1400 кг/ч. При таком режиме расход чистого метанола в составе ВМР на утилизацию составляет 67,7 кг/ч.

Если исключить колонну отдувки, то в разделитель будут направляться потоки раствора с низа первичного сепаратора, с низа промежуточного сепаратора и с низа низкотемпературного сепаратора. При этом расход метанола такой же, как при использовании колонны. В данном режиме расход метанола на утилизацию составит 117,6 кг/ч.

Использование колонны отдувки снижает расход ВМР, идущего на утилизацию, на 49,9 кг/ч. Это позволяет уменьшить негативное влияние метанола на окружающую среду и минимизировать затраты предприятия на утилизацию.

Таким образом, применение впрыска метанола только на куст скважин требует высокого расхода метанола, что ведет к дополнительным затратам. Впрыск части метанола непосредственно в схему приводит к значительному снижению общего расхода. Применение колонны отдувки позволяет получить дополнительное сокращение расхода концентрированного метанола.

 

Список литературы:

  1. Аксютин О.Е. Условия образования и методы борьбы с гидратами на газовом промысле Уренгойского месторождения / Мельшиков С.Н., Лапердин А.И.: Обзор информ. М.: Газпром экспо, 2013. - 88 с.
  2. Шагитов, Р.Р. Разработка комплексных технологий для борьбы с гидратообразованием и инстенсификации добычи нефти и газа (на примере Ванкорского месторождения): дис. … канд. тех. наук.: 25.00.17 / Р.Р. Шагитов. – Уфа, 2012. – 137с.
  3. Problems in hydrates: Mechanisms and elimination methods: SPE production operations symposium, 26-28 March 2001/ J.E. Paez, R. Block. – Oklahoma, 2001. – 9 p.
  4. Hydrate problems in gas lift production: Experiences and integrated inhibition program: Kuwait International Petroleum Conference, 14-16 December 2009/ A. Nengkoda, A. Harthy. – Kuwait, 2009. – 9 p.