Способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси

Авторы патента:

Шостак Никита Андреевич (RU)

Запорожец Евгений Петрович (RU)

G01N7/00 - Анализ материалов путем измерения давления или объема газа или паров

G01N25/02 - исследование фазовых изменений; исследование процесса спекания

G01K13/02 - для измерения температуры движущихся жидких и газообразных веществ или сыпучих материалов

Владельцы патента RU 2667699:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") (RU)

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 ее компонентного состава и давления, причем дополнительно определяют величину давления образования гидрата из каждого компонента при температуре 273,15 К и два барических диапазона, в которые входит величина давления многокомпонентной смеси, по неравенствам. Затем рассчитывают равновесные температуры образования гидратов каждого компонента в первом или во втором барическом диапазоне соответственно по формулам. После чего рассчитывают равновесную температуру многокомпонентной смеси по формуле. Технический результат – увеличение эффективности нахождения равновесной температуры гидратообразования многокомпонентной смеси в зависимости от ее давления.

Известен способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси (патент РФ №2625544), включающий определение ее компонентного состава и давления образования гидратов.

Основным недостатком этого способа является невозможность определения термических параметров гидратообразования в зависимости от давления смеси.

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

Техническим результатом является увеличение эффективности нахождения равновесной температуры гидратообразования многокомпонентной смеси в зависимости от ее давления.

Технический результат достигается тем, что в способе определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси, включающем определение ее компонентного состава и давления, новым является то, что дополнительно определяют величину давления образования гидрата из каждого компонента при температуре 273,15 К и два барических диапазона, в которые входит величина давления многокомпонентной смеси, по неравенствам соответственно первого диапазона

второго диапазона

где Р₁, Р₂ - величины давления многокомпонентной смеси в первом или во втором барических диапазонах, Па;

P_i - давление (Па) образования гидрата из i-го компонента при температуре 273,15 К;

затем рассчитывают равновесные температуры образования гидратов каждого компонента в первом или во втором барическом диапазоне соответственно по формулам

где - температуры (К) образования гидратов из i-го компонента соответственно в первом или во втором барическом диапазоне;

а, b, с, d - коэффициенты, определяемые опытным путем; после чего рассчитывают равновесную температуру многокомпонентной смеси по формуле

где Т - равновесная температура образования гидратов в многокомпонентной смеси, К;

Y_i1, Y_i2 - мольные доли компонентов смеси, относящихся к первому или второму диапазонам;

q₁, q₂ - количество компонентов соответственно в первом и во втором барических диапазонах.

При этом численные значения коэффициентов a, b, c и d определены для следующих компонентов:

Технический прием, заключающийся в определении величин давления образования гидрата из каждого компонента при температуре 273,15 К, позволяет определить границу термических условий образования гидратов каждого компонента в зависимости от температуры кристаллизации водного компонента, входящего в состав гидрата. Величина этого давления для каждого компонента индивидуальная и ее определяют по справочным данным или экспериментально. Для некоторых компонентов она приведена ниже

Технический прием, заключающийся в определении двух барических диапазонов, в которые входит величина давления многокомпонентной смеси, по неравенствам соответственно первого диапазона

второго диапазона

где P₁, P₂ - величины давления многокомпонентной смеси в первом или во втором барических диапазонах, Па;

позволяет точно определить границы барических условий начала образования гидратов каждого компонента.

Технический прием, заключающийся в расчете равновесных температур образования гидратов каждого компонента в первом или во втором барическом диапазоне соответственно по формулам

a, b, c, d - коэффициенты, определяемые опытным путем;

позволяет определить границу термических условий начала образования гидратов каждого компонента.

Технический прием, заключающийся в расчете равновесной температуры многокомпонентной смеси по формуле

где Т - равновесная температура образования гидратов в многокомпонентной смеси, К;

Y_i1, Y_i2 - мольные доли компонентов смеси, относящихся к первому или второму диапазонам;

q₁, q₂ - количество компонентов соответственно в первом и во втором барических диапазонах;

позволяет рассчитать равновесную температуру образования гидратов в многокомпонентной смеси при определенной величине его давления.

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 примером.

ПРИМЕР

Определение температуры образования гидратов в многокомпонентной смеси в зависимости от давления

Имеется многокомпонентная смесь, общий состав которой 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.

В смеси содержатся гидратообразующие компоненты, их мольные доли: метан - 0,600, этан - 0,010, пропан - 0,147, i-бутан - 0,084, диоксид углерода - 0,053, сероводород - 0,053, азот - 0,053.

При величине общего давления Р=0,967 МПа сравнивают величину произведения Р=0,967 МПа с величиной (см. таблицу) и определяют для каждого компонента расчетный барический диапазон.

В первый диапазон попадает два компонента - метан и азот, остальные компоненты - во второй диапазон.

Рассчитывают равновесные термические параметры гидратообразования, относящиеся:

- к первому диапазону для

метана

азота

- ко второму диапазону для

этана

пропана

i-бутана

диоксида углерода

сероводорода

Затем находят равновесную температуру образования гидратов в многокомпонентной смеси

Способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси, включающий определение ее компонентного состава и давления, отличающийся тем, что дополнительно определяют величину давления образования гидрата из каждого компонента при температуре 273,15 К и два барических диапазона, в которые входит величина давления многокомпонентной смеси, по неравенствам соответственно первого диапазона

второго диапазона

где P₁, Р₂ - величины давления многокомпонентной смеси в первом или во втором барических диапазонах, Па;

P_i - давление (Па) образования гидрата из i-го компонента при температуре 273,15 К;

а, b, с, d - коэффициенты, определяемые опытным путем;

после чего рассчитывают равновесную температуру многокомпонентной смеси по формуле

где Т - равновесная температура образования гидратов в многокомпонентной смеси, К;

Y_i1, Y_i2 - мольные доли компонентов смеси, относящихся к первому или второму диапазонам;

q₁, q₂ - количество компонентов соответственно в первом и во втором барических диапазонах.

Изобретение предназначено для определения в скважинных условиях содержания свободного газа в потоке скважинной продукции на приеме глубинного насоса. Техническим результатом является обеспечение защиты ЭЦН и его работы в оптимальном режиме в системе «пласт-скважина-насос».

Способ определения термодинамических характеристик газообразных веществ при квазиизэнтропических условиях нагружения в мегабарной области давлений // 2657353

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов в мегабарной области давлений. Способ, реализуемый в цилиндрическом устройстве, содержащем заряд взрывчатого вещества, охватывающий корпус с полостью для исследуемого газа, внутри которой коаксиально корпусу размещена дополнительная оболочка, а вдоль оси устройства расположен цилиндрический металлический стержень, включает квазиизэнтропическое нагружение газа, находящегося во внутренней коаксиальной полости устройства, фиксирование движения оболочки, сжимающей исследуемый газ, определение размеров оболочки и стержня в момент максимального сжатия газа.

Способ определения уноса абсорбента в процессе осушки природного газа // 2630558

Изобретение относится к способам контроля процесса осушки природного и попутного газа и может быть использовано в нефтегазовой промышленности, где в производственном процессе для осушки газа применяется моно-, ди-, триэтиленгликоль (далее - абсорбент).

Способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси // 2625544

Коррекция поверхностного газа с помощью модели равновесия вклада групп // 2618762

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.

Способ определения газоносности угольных пластов // 2601205

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.

Экспресс-способ определения текущего содержания углеводородов c5+b в пластовом газе газоконденсатной скважины // 2586940

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.

Установка для исследования процесса получения синтетической нефти // 2586320

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.

Способ оценки воздухопроницаемости легкодеформируемых композитных материалов // 2550698

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.

Устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области сверхвысоких давлений // 2545289

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.

Устройство для определения термической стойкости веществ // 2665779

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и, в частности, к комплексам, предназначенным для определения термической стойкости различных веществ. Устройство состоит из кожуха, внутри которого с воздушным зазором помещен второй заполненный теплоизоляционным материалом цилиндрический кожух, в который коаксиально помещен термостатируемый корпус термостата, представляющий собой толстостенный полый металлический цилиндр с равномерно распределенными по его торцу и равноудаленными от его цилиндрических поверхностей глухими цилиндрическими камерами для размещения герметизируемых реакционных стаканов, каждый из которых снабжен пламегасителем, пневмопредохранителем и пневмопроводом, связывающим внутренний объем реакционного стакана с прецизионным термокомпенсированным преобразователем «абсолютное давление - электрический сигнал», выход которого подключен к системе отображения и регистрации величины абсолютного давления.

Способ определения температуры стеклования // 2665500

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для исследования теплофизических характеристик электроизоляционных материалов. Согласно предложенному способу определения температуры стеклования проводят серии испытаний вдавливанием индентора в поверхность испытуемого материала при плавно изменяющейся температуре.

Устройство безэталонного дифференциального термического анализа с управляемым ходом дифференциальной записи при настройке // 2660217

Изобретение относится к физико-химическому анализу и может быть использовано при фазовом и химическом анализе в разнообразных областях науки и техники: геологии, металлургии, медицине, пищевой промышленности и т.д.

Способ безэталонного дифференциального термического анализа // 2660211

Способ определения удельного теплового эффекта фазового превращения // 2655458

Изобретение относится к области исследования кинетики структурных и фазовых превращений в металлах. Заявлен способ определения удельного теплового эффекта фазового превращения, включающий регистрацию кривых охлаждения, охлаждение до комнатных температур и определение их фазового состава.

Устройство для определения тепловых параметров фазового превращения // 2654822

Изобретение относится к области исследования кинетики структурных и фазовых превращений в металлах. Предложено устройство для определения тепловых параметров фазового превращения, которое содержит печь с управляемым нагревателем со средством измерения его температуры, средства измерения температуры и записи кривых нагрева и охлаждения образца и средство подачи охлаждающего газа с регулируемым расходом.

Способ термического анализа полимеров // 2653153

Изобретение относится к области термических методов анализа полимеров и может быть использовано для анализа электропроводности полимеров от условий его нагрева. Заявлен способ термического анализа полимеров, включающий нагрев исходного образца полимера в инертной среде, определение и анализ его свойства за счет структурных изменений в полимере.

Устройство измерения поверхностного натяжения и коэффициента вязкости металлов // 2653114

Изобретение относится к средствам определения физико-химических констант вещества, а именно его поверхностного натяжения и коэффициента вязкости. Устройство содержит печь электросопротивления, установленную с возможностью вертикального перемещения посредством подвижного держателя, измерительную и регулирующую термопары, систему подачи газов, систему нагружения образца металлического материала, включающую охлаждаемый герметичный блок с камерой для размещения в ней испытываемого образца в виде гильзы, и с датчиком веса, установленным на неподвижном основании.

Устройство для нагрева полимеров при термическом анализе // 2650826

Изобретение относится к нагревательным устройствам и может быть использовано для термического анализа полимеров. Предложено устройство для нагрева полимеров при термическом анализе, состоящее из горизонтально ориентированной керамической трубы, расположенной в кожухе с прилегающей теплоизоляцией, и нагревателя поверх керамической трубы в виде нихромовой обмотки, с расположенным внутри трубы анализируемым полимерным материалом, причем в керамической трубе соосно с ней дополнительно установлена кварцевая труба с подводом азота и отводом пиролитических газов, в которой по длине вдоль оси устройства расположен длинномерный полимерный материал, а между кварцевой трубой и керамической трубой, снабженной нагревателем в виде нихромовой обмотки с постоянным шагом с разъемами для подачи электроэнергии, расположена дополнительная керамическая труба с нагревателем в виде нихромовой обмотки с переменным шагом, определяемым формулой (n+2)⋅1 мм, где n - номер витка обмотки, с разъемами для подачи электроэнергии, при этом кварцевая и керамические трубы в устройстве центрированы керамическими втулками.

Способ прогнозирования показателей термоокислительной стабильности смазочных материалов // 2649660

Изобретение относится к технологии определения показателей термоокислительной стабильности смазочных материалов. Предложен способ прогнозирования показателей термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором испытывают пробу смазочного материала в присутствии воздуха с перемешиванием постоянной массы минимум при трех температурах, выбранных в зависимости от базовой основы, назначения и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления.

Высокотемпературный герметичный термопреобразователь // 2666193

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры высокотемпературных процессов в газодинамике в условиях воздействия высоких давлений и газодинамического напора.