Инигибиторная защита оборудования от гидратообразования на газовых месторождениях Восточной Сибири

94

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ

дый наступивший день — новый по отношению к прошедшему. Однако важнее то, что ноосфера — это не чисто земное образование. Дающая жизнь звезда по имени «Солнце», есть неотъемлемая часть ноосферы. Поэтому обширность связей глобальной системы такова, что оставляет мало надежд на возможность влияния на неё той малой частью, которой является человеческое сообщество.

Меркурий стерильно чист, органическая жизнь Венеры — исключительно в воспоминаниях наших предков о прибывших когда-то «космических богах». 500 лет для нашей цивилизации отпущено «махровыми пессимистами». Более реальны 500 тысяч лет, но их не охарактеризуешь как «светлое будущее». В большей степени это те «жёсткие условия», способные быстро изменять информацию о последовательности движений-взаимодействий, записываемую в ДНК. Физические земные условия в сочетании с постоянно «дописываемым сценарием жизни» уже создали и быстро «совершенствуют» синтетическую оболочку — урбаносферу. Человек разумный (и не обязательно совершенный) служит в ней и связующим, и выравнивающим элементом. Значимое влияние человека на природу (изменение) наиболее доступно только в отношении самого человека как её части. Изменяя себя, мы изменяем Вселенную. Этим философско-физическим выводом мы и закончим наш анализ.

Заключение

Ранее автором была показана возможность рассмотрения природы тяготения как исключительно физического процесса, как постоянного движения-взаимодействия, присущего всем без исключения объектам, всем составным частям того, что мы привыкли называть «космосом». Часто для исследователя единство космоса нарушается кажущимся резким несоответствием «живого» и «неживого». Однако, всё познаётся «в сравнении». Оказалось, что постановка «во главу угла» фундаментальной роли движения как главнейшего атрибута материальной

субстанции значительно уменьшает степень такого несоответствия. Жизнь как движение-взаимодействие с постоянным изменением, с вечным обменом импульсами-гравитонами присутствует в любой части космической материи. Она не [должна] изменяться в зависимости от алгоритмов её описания, используемых неким образова-нием-наблюдателем. Главное, чтобы «наблюдатель-человек» об этом не забывал, не списывал некие относительно неразумные действия на неподвластное ему постоянство вечного движения.

Литература

1. Апанович И.А. Тяготение как разнонаправленное движение материи//Российский геофизический журнал, 2002, № 27-28.- С. 99-105.

2. Апанович И.А. Гравитация. Прошлое, настоящее и будущее вечно движущегося мира. Красноярск. 2006.- 160 с.

3. Апанович И.А. Геодинамика. Проблемы и перспективы. Красноярск, 2010.- 230 с.

4. Апанович И.А. О движении, гравитации, геодинамике и земной эволюции.- Saarbrucken Germany. LAP LAMBERT Academic Publishing. 2014.- 625 с.

5. Земля. Введение в общую геологию/Дж. Ферхуген, Ф. Тернер и др.- Пер. с англ. Б.А. Борисова и др.-Мир, 1974.- 845 с.

6. Моисеев Н.Н. Как приблизиться к ноосфере.- Химия и жизнь. № 6-8. 1989.

7. Океан сам по себе и для нас. Ч. Дрейк, Дж. Имбри и др. М., Прогресс, 1982.- 470 с.

8. Физическая энциклопедия.- М., Науч. изд-во «Большая Российская энциклопедия». 1994; 1998.

9. Флэннери Тим. Грозит ли Земле катастрофа?- Пер. с англ. М.В. Орлова.- М., ООО ТД «Издательство Мир книги», 2007.- 352 с.

ИНИГИБИТОРНАЯ ЗАЩИТА ОБОРУДОВАНИЯ ОТ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ НА ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

Квеско Наталия Геннадьевна

д.т.н. профессор кафедры БНГС СФУ г. Красноярск, Квеско Бронислав Брониславович

к.ф.-м.н., профессор кафедры РЭНГМСФУ, г. Красноярск

АННОТАЦИЯ

Гидратообразование в процессе добычи газа в северных широтах серьезная проблема, требующая решения. Профилактикой гидратообразования служит применение ингибиторов. В работе приводится позитивный пример использования ингибиторов в условиях Ванкорского месторождения.

ABSTRACT

Hydrate formation during gas production in northern latitudes, is a serious problem to solve. Prevention of hydrate formation is the use of inhibitors. The paper provides a positive example of the use of inhibitors under the Vankor field.

Ключевые слова: гидратообразование, ингибитор, низкодозируемые гидратные ингибиторы

Keywords: hydrate control, hydrate inhibitor, low dosage hydrate inhibitors

В решении энергетических и экологических проблем неуклонно возрастает и будет возрастать в дальнейшем роль газа, который будет замещать низкокачественное твердое топливо и высокосернистый мазут. Красноярский край по начальным прогнозным ресурсам нефти, природного газа и конденсатов находится на втором месте в стране после Тюменской области. Начальные геологические (прогнозные) ресурсы в крае составляют 55,8 млрд. т. условных углеводородов (УУВ), из которых

установленные ресурсы свободного газа составляют - 23,6 трлн. м3, растворенного в нефти газа - 637,7 млрд. м3 и конденсата - 1,6 млрд. т.

Ожидается, что к 2025г. объемы добычи газа в РФ удвоятся. При этом более 60% всей добычи газа будет сосредоточено в северных широтах Восточной Сибири, отличительной особенностью которых является наличие аномальных пластовых давлений и низких пластовых тем-

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ

95

ператур [1, с.1-18]. Именно такие условия являются необходимыми и достаточными для образования гидратов.

В процессе образования гидратов важными факторами являются состав газа, влагосодержание, давление и температура. Для месторождений Енисей-Хатапгского прогиба температурный режим обусловлен наличием значительной толщи многолетнемерзлых пород (до 700м), а для продуктивных отложений юрского периода - аномально высокими пластовыми давлениями (КАП = 1,27^1,51). Присутствие в составе газов сероводорода и углекислого газа в достаточных количествах увеличивают температуру гидратообразования углеводородных газов на 3-10°С, а высокоминерализованные воды наоборот снижают равновесную температуру гидратообразования на 5^10°С. Таким образом, диагностика гидратообразования и и выбор оптимальных технологий борьбы с ними достаточно проблематичны.

Безусловно, намного легче и экономически выгоднее предупредить гидратообразование, чем ликвидировать образовавшиеся газогидратные пробки. Поэтому профилактика гидратных отложений даже более актуальная задача, чем их ликвидация.

При бурении газовых скважин на севере Красноярского края гидратообразование связывают с газопроявлениями при проводке скважин. Т.е. вскрытие продуктивных пластов в этом районе требует особо тщательного подхода, особенно при выборе промывочной жидкости. Эффективной мерой по предупреждению гидратообразования в этом случае может служить подогрев промывоч-ногой жидкости до 20-40°С. При исследовании и освоении скважин наиболее распространенными методами борьбы с образованием гидратов могут служить также прогрев скважин, перфорация при наличии ингибитора в зоне перфорации, промывка и глушение скважин на минерализованных растворах, ввод антигидратного ингибитора при исследовании и т.д. [1,с. 11 ]

Наиболее распространенными методами предупреждения гидратообразования являются химические (ингибиторные), технологические и физические (безингибитор-ные).

Технологические методы предполагают поддержание безгидратных режимов. Физические - различные виды воздействия на уже образовавшиеся газогидраты: механическое, тепловое, воздействие различными физическими полями, например, акустическим или СВЧ. Химические (ингибиторные) методы распространены гораздо шире и включают в себя ингибиторы гидратообразования (термодинамические и кинетические) и ингибиторы гидратоотложения - многофазный транспорт продукции газоконденсатных и газонефтяных скважин в режиме гидратообразования [2, с. 117].

Традиционно в России и большинстве стран СНГ использовались три категории термодинамических ингибиторов: водные растворы электролитов, антигидратные реагенты на базе гликолей, метанол и некоторые составы на его основе [2,с. 123]. На действующих месторождениях Крайнего Севера России в настоящее время используется практически только метанол, и для этого имеются весьма веские причины [2,с. 141]. Однако у метанола существуют серьезные недостатки, связанные с высокими эксплуатационными затратами, отсутствием совершенных технологий утилизации отработанных веществ, ядовитостью и пожароопасностью.

В качестве ингибиторов гидратообразования на месторождениях Ванкорского региона используются химические вещества и реагенты ХПП-004, СОНГИД, состав

которых состоит на 90-95% из метанола. Традиционно используемый ингибитор ХПП-004 представляет собой смесь фосфорорганического соединения, моноэтаноламина и оксиалкилированных спиртов и уретановых производных в смеси растворителей метанола. Метанол, содержащийся в ингибиторе, испаряясь в потоке газов, снижает парциальное давление паров воды над гидратом, что приводит к разрушению гидратов. Закачка Ингибитора ХПП 004 ОКРМ в газовые скважины производится в затрубное пространство, при помощи установки дозирования ингибитора (БДР). В 2009 - 2011 гг. ЗАО «Ванкорнефть» были проведены опытно-промысловые испытания ингибитора-диспергента ХПП-04(ОКМР), предназначенного для предотвращения образования гидратоотложений в нефтепромысловом оборудовании при эксплуатации пяти газовых скважин и двух разведочных. Получены положительные результаты по предотвращению образования гидратных отложений. В ходе опытно-промышленных испытаний была подобрана оптимальная дозировка реагента, которая составила 0,63 г/м3.

За время применения ингибитора в 2 раза сократилось количество противогидратных обработок, что положительно сказалось на режимах работы газовых скважин, прекращено использование спецтехники (АЦН, ЦА-320, ППУА) для доставки и закачки хлористого кальция для удаления гидратов.

Целевым параметром согласно утвержденной программе испытаний являлось снижение количества проти-вогидратных обработок на 30%, по факту снижение составило 59%. Положительный эффект применения ингибитора подтверждается результатами мониторинга параметров скважин, который представлен в табл. 1.

С развитием науки в конце прошлого века были разработаны принципиально новые ингибиторы гидратообразования кинетического действия, которые представляют собой водорастворимые полимеры, содержащие в своей структуре атомы азота и кислорода. Это реагенты, которые при концентрациях в водной фазе »0,25^0,5 мас.% предупреждают образование гидратов от нескольких часов до суток и более при «вторжении» в гидратную область фазовой диаграммы на 7^8°С (и даже до 10^12°С), что оказывается достаточным для успешного ингибирования промысловых систем сбора газа, т.к.время в пути газа по внутрипромысловым трубопроводам и 10^20 минут [2,с.151].

Выделены два основных принципа механизма ингибирования. Боковые группы полимера-ингибитора абсорбируются на поверхности кристалла гидрата посредством водородных связей. Адсорбируясь на кристалле гидрата, полимер способствует разрастанию кристалла вокруг и между нитями полимера с небольшим радиусом кривизны кристалла. Ингибиторы также стерически блокируют вход и заполнение полости гидрата неполярными растворенными веществами, такими как метан. Также отмечено небольшое взаимодействие между неполярным растворенным веществом и гидрофобной частью боковых групп ингибитора в модели. Большим преимуществом ингибиторов кинетического типа стала дозировка, которая кратно ниже дозировок термодинамических ингибиторов. Это существенно позволяет снизить операционные затраты. Кинетические ингибиторы гидратообразования (КИГ) также относятся к категории «экологичных», что снижает риски при транспортировке, хранении и применении. В связи с перечисленными преимуществами в последнее десятилетие КИГ набирают все большую популярность у добывающих компаний при выборе методов борьбы с гидратообразованием.

96

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Таблица 1

Дата запуска дозатора с реагентом № сква- жины УКПГ Пласт Реагент Удель- ный расход реа- гента г/м3 Тип обору- дова- ния Результаты мониторинга

До применения реагента После применения реагента

P буф Qг тыс. м3/с Среднее количество удаления гидратов в месяц Уср удали-теля м3 в месяц P буф Qг тыс. м3/с Среднее количество удаления гидратов в месяц Уср удали-теля м3 в месяц

03.02.09 ЭХ1 Дл 13 ХПП- 004 (ОКМР) 0,63 Насос плун- жер- ный НД 6,3/160 К14в 86 65 6 4 82 117 3 1,7

03.02.09 ЭХ2 Дл 13 ХПП- 004 (ОКМР) 0,63 Насос плун- жер- ный НД 6,3/160 К14в 86 64,5 7 3,8 83 82,5 3 1,7

06.05.09 ЭХ3 Дл 13 ХПП- 004 (ОКМР) 0,63 Насос плун- жер- ный НД 6,3/160 К14в 85 65 8 6 84 191 3 2,7

31.12.10 РХ1 Дл 13 ХПП- 004 (ОКМР) 0,63 Насос плун- жер- ный НД 6,3/160 К14в 87 92 6 3,2 86 102 2 1,3

26.08.09 РХ2 Дл 13 ХПП- 004 (ОКМР) 0,63 Насос плун- жер- ный НД 6,3/160 К14в 84 86 5 4,1 105 85 2 2

среднее 85,8 74,5 6,4 4,22 88 115,5 2,6 1,88

Результаты мониторинга параметров скважин после применения ингибитора гидратообразования ХПП-004

На сегодняшний день на ряде объектов нефтегазодобывающих компаний успешно прошли опытно-промышленные испытания и эффективно применяются ингибиторы гидратообразования низкой дозировки. Ингибитор и растворитель гидратообразований СОНГИД представляют собой смесь полимерной основы в органическом растворителе.

В течение июля 2012г. были проведены опытно -промысловые испытания ингибитора гидратообразований

термодинамического действия СОНГИД-1803, предназначенного для предотвращения гидратных отложений в нефтепромысловом оборудовании, при эксплуатации двух газовых скважин ЗАО «Ванкорнефть» в стандартных условиях. А затем на этих скважинах была начата подача ингибитора гидратообразования СОНГИД-1803, с пониженными дозировками, аналогичными при испытаниях ХПП-004. Сравнительные данные по закачке СОНГИД-1803, остановкам для продувки и по причине загидрачива-ния за июль 2012 года представлены в табл. 2.

Таблица 2

Данные по закачке ХІII1-004. остановкам для продувки и по причине загидрачивания за январь-июнь 2012 года.

№ Х Закачивание ХПП-004, м3 Время остановок на продувку Время остановок на ликвидацию гидратных пробок. ч № Х Закачивание ХПП-004. м3 Время остановок на продувку Время остановок на ликвидацию гид-ратных пробок. ч

Январь 1,6 1,2 0 Ян- варь 2,7 17,3 7,5

Февраль 1,4 0,2 1 Фев- раль 2,3 10,0 10,0

Март 1,5 0,2 0 Март 2,8 12,0 30,5

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ 97

№ Х Закачивание ХПП- 004, м3 Время остановок на продувку Время остановок на ликвидацию гидратных пробок, ч № Х Закачивание ХПП-004, м3 Время остановок на продувку Время остановок на ликвидацию гид-ратных пробок, ч

Апрель 1,5 0,3 0 Ап- рель 3,2 10,3 24,0

Май 1,5 0,0 0 Май 2,6 13,2 15,0

Июнь 1,3 0,0 0 Июнь 2,8 8,0 1,0

Итого (в среднем) 1,46 0,3 0,2 2,8 11,8 14,7

Данные по закачке СОНГИД-1803 и остановкам для продувки и по причине загидрачивания за июль 2012 года

Июль 1,1 0,67 0 Июль 2,7 12,5 4,5

В процессе испытаний получены положительные результаты по предотвращению процессов гидратообразования. Целевым параметром испытаний являлось получение положительного результата при дозировке ингибитора гидратообразования СОНГИД-1803, не превышающей - 0,63 г/м3, в сравнении с применяемым реагентом - ингибитором гидратообразований ХПП-004).

Список литературы

1. Громовых С.А. Исследование и разработка технологий строительства скважин в условиях гидратообразования: автореф.дис. ...канд. тех. наук. Тюменский гос.нефтегаз. ун-т., Тюмень 2005.

2. Истомин В.А., Квон В.Г. Предупреждение и ликвидация газовых гидратов в системах добычи газа. -М.: ООО «РЦ Газпром», 204.- 506 с.

ВЛИЯНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ НА ВЫХОД И СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ1)

Эпштейн Светлана Абрамовна

Д.т.н., зав. НУИЛ«Физико-химии углей» НИТУ «МИСиС», г. Москва

Никитина Изабелла Михайловна

Вед. инж. НУИЛ «Физико-химии углей» НИТУ «МИСиС», г. Москва

АННОТАЦИЯ

Исследовано влияние механической и механохимической активации в присутствие щелочей на выход и сорбционные свойства гуминовых кислот твердых горючих ископаемых. В качестве объекта исследований использованы пробы торфов, углей и сапропелей. Показано, что механическая активация приводит к увеличению выхода гуминовых кислот во всех исследуемых образцах. Реагент на основе торфа, подготовленный путем его механохимической активации в присутствие Ca(OH)2 и реагент на основе сапропеля, подготовленный путем механоактивации с предварительной обработкой KOH, связывают ионы марганца, стронция и кадмия в одноименных растворах.

ABSTRACT

We studied influence of mechanical and mechanochemical activation, at presence of alkali, on yield and sorption properties of humic acids of solid fossil fuels. Samples of peats, coals and sapropels were used as objects of study. It was demonstrated that mechanical activation leads to increase of humic acids yield for all the studied samples. Peat-based reactant, prepared by mechanochemical activation at presence of Ca(OH)2, and sapropel-based reactant, prepared by mechanical activation with KOH preliminary treatment, bind manganese, strontium and cadmium ions within the solutions of the same name.

Ключевые слова: твердые горючие ископаемые, торф, уголь, сапропель, механоактивация, ионы тяжелых металлов.

Keywords: solid fossil fuels, peat, coal, sapropel, mechanical activation, heavy metals ions.

Функционирование промышленных предприятий, в том числе горнодобывающей и горно-перерабатывающей отраслей, приводит к серьезным экологическим последствиям, связанным с загрязнением территорий и водных бассейнов отходами добычи и обогащения твердых полезных ископаемых. При этом в водную среду попадает значительное количество органических и неорганических веществ, в частности водорастворимых солей тяжелых металлов, оказывающих негативное влияние на окружающую среду. Известно, что гуминовые кислоты (ГК) твердых горючих ископаемых, таких как, бурый и окисленный каменный угли, торф, сапропель и др. способны связывать ионы тяжелых металлов в устойчивые комплексы.

Особенностью применения гуминовых кислот является то, что они находятся в составе твердых горючих ископаемых, как правило, в связанном состоянии. Это

обусловливает применение различных способов активации гуминовых кислот [1-3].

В работе исследовали влияние механической активации на выход и сорбционные свойства гуминовых кислот твердых горючих ископаемых по отношению к ионам марганца, кадмия и стронция.

Для работы использовали пробы твердых горючих ископаемых различных месторождений Российской Федерации. Был проведен технический и элементный анализ проб топлив в соответствие со стандартными методиками.

Выход гуминовых кислот для торфов и углей определяли однократной экстракцией гидроксидом натрия с последующим осаждением их избытком соляной кислоты. Выход гуминовых кислот сапропелей определяли аналогично, но с предварительной экстракцией щелочным раствором пирофосфата натрия в течение часа.