В решении энергетических и экологических проблем неуклонновозрастаети 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 температур [1, с.1-18]. Именно такие условия являются необходимыми и достаточными для образования гидратов.
В процессеобразования 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 отложенийдаже 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 промывочногой 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 распространеннымиметодами предупреждения гидратообразованияявляются химические (ингибиторные), технологические и физические (безингибиторные).
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 ингибиторовгидратообразования на месторождениях Ванкорского региона используются химические вещества и реагенты ХПП-004, СОНГИД, состав которых состоит на 90-95% из метанола.Традиционно используемый ингибиторХПП-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 противогидратных 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 » 10¸20 минут [2,с.151].
Таблица1.
Результаты мониторинга параметров скважин после применения ингибитора гидратообразования ХПП-004
| Дата запуска дозатора с реагентом | № скважины УКПГ | Пласт | Реагент | Удельный расход реагента г/м3 | Тип оборудования |
Результаты мониторинга |
|||||||
| До применения реагента | После применения реагента | ||||||||||||
| P буф | Qг тыс. м3/с | Среднее количество удаления гидратов в месяц | Vср удалителя м3 в месяц | P буф | Qг тыс. м3/с | Среднее количество удаления гидратов в месяц | Vср удалителя м3 в месяц | ||||||
| 03.02.09 | ЭХ1 | Дл 1-3 | ХПП-004 (ОКМР) | 0,63 | Насос плунжерный НД 6,3/160 К14в | 86 | 65 | 6 | 4 | 82 | 117 | 3 | 1,7 |
| 03.02.09 | ЭХ2 | Дл 1-3 | ХПП-004 (ОКМР) | 0,63 | Насос плунжерный НД 6,3/160 К14в | 86 | 64,5 | 7 | 3,8 | 83 | 82,5 | 3 | 1,7 |
| 06.05.09 | ЭХ3 | Дл 1-3 | ХПП-004 (ОКМР) | 0,63 | Насос плунжерный НД 6,3/160 К14в | 85 | 65 | 8 | 6 | 84 | 191 | 3 | 2,7 |
| 31.12.10 | РХ1 | Дл 1-3 | ХПП-004 (ОКМР) | 0,63 | Насос плунжерный НД 6,3/160 К14в | 87 | 92 | 6 | 3,2 | 86 | 102 | 2 | 1,3 |
| 26.08.09 | РХ2 | Дл 1-3 | ХПП-004 (ОКМР) | 0,63 | Насос плунжерный 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 | |||||
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.
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 загидрачивания за июль 2012 года представлены в табл.2.
Таблица 2.
Данные по закачке ХПП-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 гидратных пробок, ч |
| Январь | 1,6 | 1,2 | 0 | Январь | 2,7 | 17,3 | 7,5 |
| Февраль | 1,4 | 0,2 | 1 | Февраль | 2,3 | 10,0 | 10,0 |
| Март | 1,5 | 0,2 | 0 | Март | 2,8 | 12,0 | 30,5 |
| Апрель | 1,5 | 0,3 | 0 | Апрель | 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:
- Громовых С.А. Исследование и разработка технологий строительства скважин в условиях гидратообразования:автореф.дис. …канд. тех. наук. Тюменский гос.нефтегаз. ун-т., Тюмень 2005.
- Истомин В.А., Квон В.Г. Предупреждение и ликвидация газовых гидратов в системах добычи газа.- М.: ООО «РЦ Газпром», 204.- 506 с.[schema type=»book» name=»ИНИГИБИТОРНАЯ ЗАЩИТА ОБОРУДОВАНИЯ ОТГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ НА ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ» description=»Гидратообразованиев 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.» author=»Квеско Наталия Геннадьевна, Квеско Бронислав Брониславович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-16″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_29.08.2015_08(17)» ebook=»yes» ]