Образование гидратов в шлейфах и промысловых газопроводах

Для борьбы с отложениями гидратов в системе промысловых и магистральных газопроводов применяют те же способы, что при борьбе с ними в скважинах. С целью предупреждения образования гидратов предусмотрено введение ингибиторов коррозии и теплоизоляция промысловых коммуникаций.

Температурный режим шлейфов промысловых газопроводовопределяется путем расчёта распределения температуры по длине трубопровода на основе формулы Шухова В.Г. с учётом теплообмена движущегося природного газа с грунтом.

 

 

Рисунок 16. Определение глубины гидратообразования в простаивающей газовой скважине:

1 – распределение температуры по стволу простаивающей скважины;

2 – распределение давления по стволу простаивающей скважины;

3 – условие начала гидратообразования

 

Обобщенная формула, учитывающая теплообмен с окружающей средой , эффект Джоуля – Томпсона и влияние рельефа трассы имеет следующий вид:

 

, (37)

 

, (38)

 

где t, t₀ – температура соответственно природного газа в газопроводе и окружающей среде;

t_n – начальная температура природного газа;

х – расстояние от начала газопровода до заданной точки;

D_i – коэффициент Джоуля – Томпсона;

p₁, p₂ – давление в начале и конце газопровода;

l - длина рассматриваемого газопровода;

g – ускорение свободного падения;

Δz – разность отметок по высоте конечной и начальной точек;

С_р – теплоёмкость газа при постоянном давлении;

k – коэффициент теплопередачи в окружающую среду;

D – диаметр газопровода;

ρ – плотность природного газа;

Q – объёмный расход природного газа.

 

Для шлейфов горизонтального подземного расположения выражение (37) упрощается и принимает следующий вид:

 

. (39)

 

Наблюдения и многочисленные расчёты показывают, что температура природного газа в процессе его движения в этом случае плавно приближается к температуре грунта.

Выравнивание температур газопровода и грунта определяется многообразием факторов. Расстояние, где различие в температурах природного газа и грунта становится не ощутимой, определяется по уравнению (37) при условии, что t = t₀, x= х_o.

Тогда

 

. (40)

 

Следует отметить, что на указанном расстоянии от начала газопровода может прекратиться или прекращается выпадение влаги, при условии, что температура постоянна, а давление снижается.

Определение зоны конденсации паров воды в магистральных газопроводах зависит от того, с каким значением точки росы природный газ поступит в него, т.е. от начала конденсации паров. Если точка росы природного газа будет выше начальной температуры газа, то жидкость будет выделяться на начальном участке газопровода, в той зоне, где температура природного газа равна точке росы. Определение точки начала конденсации паров воды определяют при t = t_тр:

,(41)

 

где t_тр – точка росы природного газа, ⁰С;

х_тр – расстояние по трассе газопровода, t = t_тр.

 

Температура газа в точке, равной температуре окружающей среды в конечной зоне газопровода, рассчитывается по выражению (40).