УДК 662

Оценка возможности гидратообразования в нагнетаемой водогазовой смеси на месторождении Республики Татарстан

Станевич Владимир Дмитриевич – студент Уфимского государственного нефтяного технического университета

Аннотация: Для осуществления технологии водогазового воздействия на месторождении Республики Татарстан предполагается использование попутного нефтяного газа в качестве рабочего агента. Однако при высоких давлениях в водогазовых смесях возможно образование гидратных структур. Для выявления возможных осложнений при реализации технологии SWAG на месторождении проанализированы условия гидратообразования каждого из компонентов попутного нефтяного газа на способность образования гидратов в пластовых термобарических условиях. По результатам анализа сделан вывод о применимости данного состава для создания водогазовой смеси.

Ключевые слова: гидратообразование, водогазовая смесь, попутный нефтяной газ, SWAG технология.

При определенных термобарических условиях в смеси, состоящей из газа и воды могут образовываться соединения из воды и газа называемы гидратами, или клатратами. Клатраты образуются путем включения молекул вещества (углеводородные газовые компоненты) в полости кристаллической решетки, составленной из молекул другого типа (вода), либо в полость одной большой молекулы хозяина [3], [4].

Как было сказано ранее гидратные соединения образуются только при определенных термобарических условиях. Если уточнить этот момент, то клатраты образуются при низких температурах и высоком давлении. Клатраты представляют собой твердые частицы, поэтому образовываясь в замкнутом пространстве, например, в трубопроводе, они могут «вырасти» до размеров, перекрывающих сечение полностью, что ведет к полной остановке производственной цепочки. Данное явление наблюдается на системах сбора скважинной продукции газовых месторождений природного газа. Стоит заметить, что на газовых месторождениях уже давно существует целый комплекс мероприятий по предупреждению гидратообразования и наиболее действенный из них это осушка газа, т.е. удаление воды.[7]

Если же говорить о технологии водогазового воздействия (SWAG), то здесь воду из смеси удалить невозможно, так как это основа рабочего агента. В связи с тем, что смесь нагнетается в пласт, создается высокое давление – один из факторов для образования гидратов, поэтому если температура будет низкой в смеси начнется образование гидратных кластеров, что может привести к образованию гидратных пробок в нагнетательном оборудовании и выпадении гидратных осадков в пласте, что также негативно скажется на фильтрационно-емкостных свойствах пласта. Поэтому прежде, чем внедрять технологию ВГВ на объекте необходимо удостовериться что в водогазовой смеси не будут образовываться гидраты [3], [7], [5].

В Таблице 1 и 2 представлены состав попутного нефтяного газа, используемого для приготовления водогазовой смеси и пластовые условия соответственно. Согласно [8] гидраты не образуются с соединениями выше бутана. Также используя источники [8], [2], составим таблицу образования гидратов для каждого из компонентов при различной температуре (таблица 3).

Таблица 1. Исходные данные.

Таблица 2. Состав ПНГ.

*Данное значение взято из [1].

Таблица 3. Качественная оценка возможности гидратообразования для каждого компонента ПНГ.

Как можно заметить из таблицы при температуре свыше 288К или 15С большинство компонентов не образует гидратные соединения. Теперь рассмотрим таблицу на рисунке 1[8] и определим температуру гидратообразования для сероводорода, азота и метана при давлении в 15 МПа, т.к. с учетом значения пластового давления нагнетательные скважины будут работать с таким значением давления нагнетания:

Рисунок 1. Графики гидратообразования для различных веществ.

Как можно заметить из рисунков Азот при пластовых условиях на всем диапазоне интересующих давлений и температур не образует гидратов. Метан, образует гидратные соединения при температуре порядка 292 К. и при дальнейшем снижении давления (что и будет происходить в пластовых условиях) имеет температуру гидратообразования ниже 288 К уже при давлении в 10 МПа. Для сероводорода, на этом графике следует вывод от том, что гидраты будут образовываться. Но на самом деле предельное давление образование гидратов из сероводорода составляет 2,34 МПа [7]. В таком случае, для приготовления ВГС стоит только внимательно следить за коррозией труб.

Список литературы

1. Ahmed, T. (2000). Minimum Miscibility Pressure from EOS. Canadian International Petroleum Conference. // doi:10.2118/2000-00.
2. Byk, S. S., & Fomina, V. I. (1968). Gas Hydrates. Russian Chemical Reviews, 37(6), 469–491. doi:10.1070/rc1968v037n06abeh001654.
3. Galicia-Andrés E. and M. Medeiros. Hydrate Equilibrium Modelling with the Cubic two-state Equation of State. J. Mex. Chem. Soc. 2016, 60(4), 226-237.
4. PetroWiki // ссылка на эл. Ресурс: https://petrowiki.spe.org/Hydrates.
5. Mehta, A. P., & Sloan, E. D. (1999). Structure H Hydrates: Implications for the Petroleum Industry. SPE Journal, 4(01), 3- doi:10.2118/53450-pa.
6. Вафин Р.В., Миннуллин Р.М., Инсафов Р.М., Хисамутдинов Н.И., Рахматуллин А.А. Технологические и технические способы отбора вязкой нефти из карбонатных коллекторов. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ» 2020. – 212 с.
7. Чеботарев В.В. Расчеты основных показателей технологических процессов при сборе и подготовке скважинной продукции. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007. – 408 с.
8. Шостак Н.А. Моделирование образования и диссоциации гидратов при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Краснодар 2014 г. // ссылка на эл. ресурс https://kubstu.ru/data/fdlist/FDD0427.pdf?6zm5bh.