Способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси

Изобретение относится к способам определения термобарических параметров (температуры и давления) образования гидратов в многокомпонентной смеси типа нефтяных или природных газов. Оно может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности для предотвращения образования техногенных гидратов или для их получения. Предлагаемый способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси включает определение компонентного состава и температуры смеси, а давления образования в ней гидратов по расчетным формулам, связывающим эти параметры, с использованием в них коэффициентов, определяемых опытным путем. Причем дополнительно определяют гидратообразующие компоненты, входящие в смесь, а затем определяют один из двух температурных диапазонов, в который попадает величина температуры смеси, первый диапазон - от 80 до 273,15 К, второй - от 273,15 (включительно) до 320 К. Для каждого такого компонента определяют давление начала образования его гидрата при температуре смеси в первом диапазоне - по степенной зависимости или при величине температуры смеси, а во втором диапазоне - по экспоненциальной зависимости. Далее определяют давление образования гидратов в многокомпонентной смеси в первом температурном диапазоне или во втором температурном диапазоне. Технический результат – повышение точности и достоверности определения гидратообразующих компонентов. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к способам определения термобарических параметров (температуры и давления) образования гидратов в многокомпонентной смеси типа нефтяных или природных газов. Оно может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности для предотвращения образования техногенных гидратов или для их получения.

Известен способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси, включающий определение температуры кипения смеси при атмосферном давлении, а давления образования гидратов по расчетной формуле с использованием коэффициентов, определяемых опытным путем:

,

где Р - давление образования гидратов; Тк - температура кипения многокомпонентной смеси при атмосферном давлении, К; a, b - коэффициенты, которые определяют опытным путем, и для следующих газов найдены их величины:

(Унароков К.Л. Исследование процесса диссоциации гидратов в системах добычи и транспорта газов: Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. ВЬШИГАЗ, Москва, 1981).

Общим признаком известного и предлагаемого способов является определение давления образования гидратов по расчетной формуле, в которой используются коэффициенты, которые определяют опытным путем.

К недостаткам известного способа необходимо отнести то, что определение по формуле давления образования гидратов ограничено отдельными газовыми смесями. Определение давления образования гидратов для многокомпонентной смеси типа нефтяных и природных газов по этой формуле невозможно.

Более близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси (Истомин В.А., Якушев B.C. Газовые гидраты в природных условиях. М.: Недра, 1992. 236 с.), включающий определение компонентного состава и измерение температуры смеси 273,15 К, а давления образования в ней гидратов при этой температуре по расчетным формулам, с использованием в них коэффициентов, определяемых опытным путем, для гидратов:

I структуры:

и II структуры:

где Р - давление образования гидратов, МПа;

Yi - мольная доля компонента в газовой смеси;

численные значения, выраженные цифрами, являются коэффициентами, которые определены опытным путем.

Общими признаками известного и предлагаемого способов определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси являются определение компонентного состава смеси и ее температуры, а давления образования в ней гидратов по расчетным формулам, связывающим эти параметры, с использованием в них коэффициентов, определяемых опытным путем.

К недостаткам известного способа необходимо отнести то, что давление образования гидратов определяется только при температуре 273,15 К. В широком диапазоне температур определение давления образования гидратов по этим формулам не возможно.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси.

Техническим результатом является повышение эффективности определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси путем расширения диапазона их нахождения.

Технический результат достигается тем, что в способе определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси, включающем определение компонентного состава и температуры смеси, а давления образования в ней гидратов по расчетным формулам, связывающим эти параметры, с использованием в них коэффициентов, определяемых опытным путем, новым является то, что дополнительно определяют гидратообразующие компоненты, входящие в смесь, затем определяют один из двух температурных диапазонов, в который попадает величина температуры смеси, первый диапазон - от 80 до 273,15 К, второй - от 273,15 (включительно) до 320 К, для каждого такого компонента определяют давление начала образования его гидрата при температуре смеси в первом диапазоне - по степенной зависимости

где - давление начала образования гидрата i-го гидратообразующего компонента в первом температурном диапазоне, Па;

Т1 - температура многокомпонентной смеси в первом диапазоне, K;

а, b - коэффициенты, определяемые опытным путем;

или при величине температуры смеси во втором диапазоне - по экспоненциальной зависимости

где - давление начала образования гидрата i-го гидратообразующего компонента во втором температурном диапазоне;

Т2 - температура многокомпонентной смеси во втором диапазоне, K;

- основание натурального логарифма (2,718);

с, d - коэффициенты, определяемые опытным путем; а давление образования гидратов в многокомпонентной смеси определяют: в первом температурном диапазоне по формуле

,

где Р1 - давление образования гидратов в многокомпонентной смеси в первом температурном диапазоне, Па;

Yi - мольная доля i-го гидратообразующего компонента в смеси;

n - количество гидратообразующих компонентов;

или во втором температурном диапазоне по формуле

,

где Р2 - давление образования гидратов в многокомпонентной смеси во втором температурном диапазоне, Па.

Кроме того, численные значения коэффициентов а, b, с, d определены для следующих гидратообразующих компонентов

Технический прием, заключающийся в том, что дополнительно определяют гидратообразующие компоненты, входящие в смесь, позволяет выявить все компоненты, которые образуют гидраты в широком диапазоне термобарических условий.

Технический прием, заключающийся в определении одного из двух температурных диапазонов, в который попадает величина температуры смеси, первый диапазон - от 80 до 273,15 К, второй - от 273,15 (включительно) до 320 К, позволяет уточнить условия образования гидратов.

Технический прием, заключающийся в том, что для каждого такого компонента определяют давление начала образования его гидрата при температуре смеси в первом диапазоне - по степенной зависимости

или при величине температуры смеси во втором диапазоне - по экспоненциальной зависимости

позволяет определить границу термобарических условий начала образования гидратов каждого компонента газа-гидратообразователя.

Технический прием, заключающийся в том, что давление образования гидратов в многокомпонентной смеси определяют:

в первом температурном диапазоне по формуле

,

где Р1 - давление образования гидратов в многокомпонентной смеси в первом температурном диапазоне, Па;

Yi - мольная доля i-го гидратообразующего компонента в смеси;

n - количество гидратообразующих компонентов;

или во втором температурном диапазоне по формуле

,

позволяет рассчитать давление образования гидратов в многокомпонентной смеси при определенной величине температуры.

Численные значения коэффициентов а, b, с, d определены для следующих гидратообразующих компонентов

Авторам не известны определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси подобным образом.

Практическая реализация предлагаемого способа определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси представлена примерами.

ПРИМЕР 1.

Многокомпонентная газовая смесь транспортируется по трубопроводу. Необходимо определить термобарические параметры образования гидратов в этой смеси. Опытным путем определяют:

- компонентный состав смеси в мольных долях: метан - 0,57, этан -0,01, пропан - 0,14, i-бутан - 0,08, пентан - 0,02, гексан - 0,02, гептан - 0,01, диоксид углерода - 0,05, сероводород - 0,05, азот - 0,05.

- температуру смеси - 270 К.

Дополнительно определяют гидратообразующие компоненты, входящие в смесь: метан - 0,600, этан - 0,010, пропан - 0,147, i-бутан - 0,084, диоксид углерода - 0,053, сероводород - 0,053, азот - 0,053.

Температура многокомпонентной смеси 270 К попадает в первый температурный диапазон. Поэтому давление начала образования гидратов для каждого компонента смеси определяют по степенной зависимости:

,

в которой коэффициенты а, b, определенные опытным путем, принимают из таблицы (см. выше). Давления:

- метана = 4⋅10-17⋅2709,3415=2063691 Па=2,06 МПа,

- этана = 3⋅10-26⋅27012,8130=426761 Па=0,43 МПа,

- пропана =2⋅10-28⋅27013,4980=131698 Па=0,13 МПа,

- i-бутана = 2⋅10-32⋅27015,'0760=90421 Па=0,09 МПа,

- диоксида углерода =10-21⋅27011,'0890=914940 Па=0,91 МПа,

- сероводорода =10-23⋅27011,'4690=76791 Па=0,08 МПа,

- азота =2⋅10-12⋅2707,7171=11590637 Па=11,59 МПа.

Давление образования гидратов в многокомпонентной смеси в первом температурном диапазоне определяют по формуле:

ПРИМЕР 2.

Многокомпонентная газовая смесь поступает из газовой скважины. Необходимо определить термобарические параметры образования гидратов в этой смеси. Опытным путем определяют:

- компонентный состав смеси в мольных долях: метан - 0,940, этан -0,005, пропан - 0,015, i-бутан - 0,010, диоксид углерода - 0,010, азот - 0,015, аргон - 0,002, криптон - 0,002, ксенон - 0,001,

- температуру смеси - 280 К.

Дополнительно определяют гидратообразующие компоненты, входящие в смесь: метан - 0,940, этан - 0,005, пропан - 0,015, i-бутан - 0,010, диоксид углерода - 0,010, азот - 0,015, аргон - 0,002, криптон - 0,002, ксенон - 0,001.

Температура многокомпонентной смеси 280 К попадает во второй температурный диапазон. Поэтому давление начала образования гидратов для каждого компонента смеси определяют по степенной зависимости:

в которой коэффициенты с, d, определенные опытным путем, принимают из таблицы (см. выше). Давления:

- метана = 10-70,1128⋅280=5209031 Па=5,21 МПа,

- этана = 6⋅10-100,1256⋅280=1125692 Па=1,13 МПа,

- пропана = 8⋅10-100,1281⋅280=3022487 Па=3,02 МПа,

- i-бутана = 8⋅10-200,2052⋅280=717652 Па=0,72 МПа,

- диоксида углерода = 3⋅10-200,2078⋅280=557329 Па=0,56 МПа,

- азота = 10-50,1015⋅280=22011477 Па=22,01 МПа,

- аргона = 10-70,1168⋅280=15964920 Па=15,96 МПа,

- криптона = 2⋅10-60,0990⋅280=2186115 Па=2,19 МПа,

- ксенона = 3⋅10-70,0993⋅280=356652 Па=0,36 МПа.

Давление образования гидратов в многокомпонентной смеси в первом температурном диапазоне определяют по формуле:

1. Способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси, включающий определение компонентного состава и температуры смеси, давления образования в ней гидратов по расчетным формулам, связывающим эти параметры, с использованием в них коэффициентов, определяемых опытным путем, отличающийся тем, что дополнительно определяют гидратообразующие компоненты, входящие в смесь, затем определяют один из двух температурных диапазонов, в который попадает величина температуры смеси, первый диапазон - от 80 до 273,15 К, второй - от 273,15 (включительно) до 320 К, для каждого такого компонента определяют давление начала образования его гидрата при температуре смеси в первом диапазоне - по степенной зависимости

где - давление начала образования гидрата i-го гидратообразующего компонента в первом температурном диапазоне, Па;

Т1 - температура многокомпонентной смеси в первом диапазоне, K;

a, b - коэффициенты, определяемые опытным путем;

или при величине температуры смеси во втором диапазоне - по экспоненциальной зависимости

где - давление начала образования гидрата i-го гидратообразующего компонента во втором температурном диапазоне;

T2 - температура многокомпонентной смеси во втором диапазоне, K;

е - основание натурального логарифма (2,718);

с, d - коэффициенты, определяемые опытным путем;

а давление образования гидратов в многокомпонентной смеси определяют:

в первом температурном диапазоне по формуле

где Р1 - давление образования гидратов в многокомпонентной смеси в первом температурном диапазоне, Па;

Yi - мольная доля i-го гидратообразующего компонента в смеси;

n - количество гидратообразующих компонентов;

или во втором температурном диапазоне по формуле

где Р2 - давление образования гидратов в многокомпонентной смеси во втором температурном диапазоне, Па.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что численные значения коэффициентов a, b, c, d определены для:

- метана: a=4⋅10-17; b=9,3415; c=10-7; d=0,1128;

- этана: a=3⋅10-26; b=12,8130; c=6⋅10-10; d=0,1256;

- пропана: a=2⋅10-28; b=13,4980; c=8⋅10-10; d=0,1281;

i-бутана: a=2⋅10-32; b=15,0760; c=8⋅10-20; d=0,2052;

диоксида углерода: a=10-21; b=11,0890; c=3⋅10-20; d=0,2078;

сероводорода: a=10-23; b=11,4690; c=2⋅10-8; d=0,1064;

азота: a=2⋅10-12; b=7,7171; c=10-5; d=0,1015;

аргона: a=8⋅10-12; b=7,4047; c=10-7; d=0,1168;

криптона: a=5⋅10-26; b=12,8900; c=2⋅10-6; d=0,0990;

ксенона: a=2⋅10-24; b=11,8380; c=3⋅10-7; d=0,0993.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к каротажу бурового флюида или газовому каротажу в процессе бурения и, более конкретно, к способу и системе для получения характеристик пластовых флюидов в реальном времени.

Изобретение относится к способам определения газоносности угольных пластов с целью определения коммерческого потенциала угольных месторождений для организации добычи метана из угольных пластов, а также для расчетов ожидаемой газообильности горных выработок угольных шахт.

Изобретение относится к области исследований газоконденсатных эксплуатационных скважин и может быть использовано при определении содержания углеводородов (далее - УВ) С5+в в пластовом газе непосредственно при проведении исследовательских работ газоконденсатных эксплуатационных скважин.

Изобретение относится к химической промышленности и используется для исследования химического процесса получения синтетической нефти. Установка для исследования процесса получения синтетической нефти, включающая в себя реактор, загруженный катализатором, накопительную емкость, средства контроля температуры и давления, запорно-регулирующую арматуру, отличается тем, что она дополнительно содержит ресивер, конденсатор-сепаратор, регистрирующие индикаторные устройства для измерения расхода газообразных потоков и отходящего газа, индикаторное устройство для измерения уровня жидкости, при этом на линии подачи газообразных потоков установлены последовательно регистрирующее индикаторное устройство для измерения расхода газообразных потоков, ресивер, каталитический реактор, выход которого соединен с последовательно установленными конденсатором-сепаратором и накопительной емкостью, причем каталитический реактор выполнен с возможностью электроподогрева слоя катализатора и имеет систему внешнего водяного охлаждения, состоящую из последовательно установленных водяного холодильника, сборника парового конденсата, дозирующего насоса и водонагревателя, при этом средства контроля температуры выполнены в виде индикаторного регистрирующего регулирующего устройства, установленного в водонагревателе, первого индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в каталитическом реакторе, второго индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в водяном холодильнике, третьего индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в конденсаторе-сепараторе, четвертого индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в накопительной емкости, средства контроля давления выполнены в виде первого индикаторного устройства для измерения давления, установленного перед водяным холодильником, и второго индикаторного устройства для измерения давления, установленного в конденсаторе-сепараторе, запорно-регулирующая арматура выполнена в виде регулирующего клапана, установленного на трубопроводе подачи газообразных потоков и связанного с регистрирующим индикаторным устройством для измерения расхода газообразных потоков, первого регулирующего вентиля, установленного между первым индикаторным устройство для измерения давления и водяным холодильником, второго регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи оборотной воды в водяной холодильник, третьего регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе отвода отходящего газа из конденсатора-сепаратора между конденсатором-сепаратором и регистрирующим индикаторным устройством для измерения расхода отходящего газа, четвертого регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи оборотной воды в конденсатор-сепаратор, пятого регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи синтетической нефти потребителю и связанного с индикаторным устройством для измерения уровня жидкости.

Предлагаемое изобретение относится к материаловедению изделий легкой и текстильной промышленности, а именно к методам исследования свойств материалов, и может быть использовано для определения их воздухопроницаемости при изменении режимов и параметров воздухообмена.

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д., в мегабарной области давлений. Устройство содержит заряд взрывчатого вещества, охватывающий металлическую оболочку с полостью для напуска газа посредством трубопровода, проходящего через указанные заряд и оболочку.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к средствам наблюдения движущихся газовых потоков, содержащих мелкодисперсные частицы вещества, и может быть использовано при контроле параметров потоков газовых сред.

Изобретение относится к области методов и средств контроля за содержанием горючих или токсичных компонентов и может быть использовано для контроля и регулирования содержания газообразных токсичных или горючих веществ в стационарных или транспортируемых контейнерах.

Изобретение относится к области техники производства сосудов с покрытием для хранения биологически активных соединений или крови. Обеспечен способ инспектирования продукта процесса покрытия.

Система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов высокотемпературных паров и газов с дисперсным материалом (сажей) в аппаратах после предохранительных клапанов в аварийной ситуации.

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов. Предложен способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором испытывают пробы смазочного материала постоянного объема в присутствии воздуха с перемешиванием при оптимальных, как минимум трех, температурах ниже критической, выбранных в зависимости от базовой основы, назначения смазочного материала и группы эксплуатационных свойств в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления.

Изобретение относится к области металловедения и физико-химическому анализу веществ, в частности, к способу определения протекания фазовых переходов в металлах и сплавах.

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью тепловых средств и описывает способ и устройство для количественного определения содержания восков и воскоподобных веществ в рафинированных растительных маслах.

Изобретение относится к способу и устройству управления процессом селективного лазерного спекания объемного изделия из порошков. Способ состоит в регистрации температуры поверхности и ее распределения в области воздействия концентрированного потока энергии в нескольких спектральных интервалах вблизи рабочей длины волны оптической системы сканнера и регистрации изображения поверхности в свете излучения источника внешней подсветки поверхности.

Изобретение относится к изготовлению или получению изделий из стекла или стеклокерамики. Изобретение основано на том, чтобы обеспечить получение изделий из стекла или стеклокерамики, имеющих точно охарактеризованные термомеханические свойства.

Блок держателя для нанокалориметрического сенсора предназначен для размещения на X-Y столике оптического микроскопа и проведения in-situ исследования морфологии и теплофизических свойств материалов различного типа.

Блок держателя нанокалориметрического сенсора, предназначенный для размещения в дифрактометре на X-Y-Z движителе (столике), дает возможность проведения экспериментов с одновременным использованием данных методов, что позволяет проводить in-situ исследования структуры и теплофизических свойств материалов различного типа.

Изобретение относится к области исследования материалов и может быть использовано для исследования вязкостно-температурных свойств жидкости и количественной оценки интенсивности и динамики структурных превращений в процессе подбора состава смазочных композиций моторных масел на стадии их разработки.

Изобретение относится к области металлографии и может быть использовано в описании процессов диффузии, превращений, образования зародышей и роста новой фазы в металлах.

Изобретение относится к термическому анализу веществ и может быть использовано для определения содержания металлических веществ в полупроводниковых материалах.

Изобретение относится к области противопожарной защиты и может быть использовано в качестве комбинированного датчика обнаружений возгораний в установках автоматического пожаротушения.

Изобретение относится к способам определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси типа нефтяных или природных газов. Оно может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности для предотвращения образования техногенных гидратов или для их получения. Предлагаемый способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси включает определение компонентного состава и температуры смеси, а давления образования в ней гидратов по расчетным формулам, связывающим эти параметры, с использованием в них коэффициентов, определяемых опытным путем. Причем дополнительно определяют гидратообразующие компоненты, входящие в смесь, а затем определяют один из двух температурных диапазонов, в который попадает величина температуры смеси, первый диапазон - от 80 до 273,15 К, второй - от 273,15 до 320 К. Для каждого такого компонента определяют давление начала образования его гидрата при температуре смеси в первом диапазоне - по степенной зависимости или при величине температуры смеси, а во втором диапазоне - по экспоненциальной зависимости. Далее определяют давление образования гидратов в многокомпонентной смеси в первом температурном диапазоне или во втором температурном диапазоне. Технический результат – повышение точности и достоверности определения гидратообразующих компонентов. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Наверх