Development of methods of operative determination of parameters of repeated hydrate formation in layer systems of gas hydrate deposits

Назар Михайлович Педченко

doi:10.15587/2706-5448.2022.259263

Автор(и)

Назар Михайлович Педченко Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка», Україна https://orcid.org/0000-0002-0018-4482

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.259263

Ключові слова:

газові гідрати, дисоціація газогідрату, повторна кристалізація, методика оперативного контролю, оптична система

Анотація

Об'єктом дослідження є способи лабораторного встановлення параметрів гідратоутворення свердловинної продукції та конструктивні особливості обладнання для його реалізації. Гідрат метану стає перспективною темою як новий енергетичний ресурс. У той же час гідратоутворення є одним з найбільш проблемних місць у забезпеченні транспорту свердловинної продукції, і перш за все, це стосується продукції газогідратних родовищ. Аналіз термобаричних параметрів свердловинної продукції газогідратних родовищ показує, що при переміщені технологічними лініями вони близькі до гідратної рівноваги, але через інтенсивність процесу система не встигає її досягти. Крім того, вода пластової системи володіє пам’яттю гідратних структур, або в потокові також присутня певна кількість твердої фази газогідрату. У зв’язку з цим, проведено комплекс лабораторних досліджень з оцінки характеру поведінки такого типу систем в ході повторної кристалізації газогідрату та його дисоціації. За результатами досліджень розроблено методику оперативного лабораторного встановлення параметрів повторного гідратоутворення в пластових системах газогідратних родовищ. Вона передбачає встановлення параметрів масової кристалізації газогідрату шляхом візуальної фіксації моменту появи твердої фази на міжфазному контакті «рідина – газ». Також розроблено та обґрунтовано конструктивні особливості лабораторної установки для його здійснення. Методика дозволяє скоротити тривалість дослідження одного зразка практично на порядок (з кількох діб до 8–10 годин). На додачу до інформації про рівноважні параметри гідратоутворення, яку надають традиційні методи лабораторних досліджень, отримана додаткова характеристика поведінки пластових систем в нерівноважних умовах, що допоможе оперативно оцінити ризики техногенного гідратоутворення. Розроблена методика є важливою для систем, які, як мінімум, володіють пам’яттю гідратних структур. Однак, попереднє переведення частини води досліджуваного зразка через газогідратну форму дозволяє оцінити параметри гідратоутворення будь-якої пластової системи.

Біографія автора

Назар Михайлович Педченко, Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка»

Аспірант

Кафедра нафтогазової інженерії та технології

Посилання

Kvenvolden, K. A. (1993). Gas hydrates-geological perspective and global change. Reviews of Geophysics, 31 (2), 173–187. doi: http://doi.org/10.1029/93rg00268
Sloan, E. D., Jr., Koh, C., Sum, A. K. (2009). Natural Gas Hydrates in Flow Assurance. Colorado School of Mines, Summer workshop. Available at: http://hydrates.mines.edu/CHR/Workshop_files/Natural%20Gas%20Hydrates%20Workshop%202009.pdf
Makogon, Y. F. (2010). Natural gas hydrates – A promising source of energy. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2 (1), 49–59. doi: http://doi.org/10.1016/j.jngse.2009.12.004
Boswell, R., Collett, T. S. (2011). Current perspectives on gas hydrate resources. Energy Environ. Sci., 4 (4), 1206–1215. doi: http://doi.org/10.1039/c0ee00203h
Chong, Z. R., Yang, S. H. B., Babu, P., Linga, P., Li, X.-S. (2016). Review of natural gas hydrates as an energy resource: Prospects and challenges. Applied Energy, 162, 1633–1652. doi: http://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.12.061
Kinnari, K., Hundseid, J., Li, X., Askvik, K. M. (2014). Hydrate Management in Practice. Journal of Chemical & Engineering Data, 60 (2), 437–446. doi: http://doi.org/10.1021/je500783u
Van derWaals, J. H., Platteeuw, J. C. (1958). Clathrate solutions. Advances in Chemical Physics, 2, 1–57. doi: http://doi.org/10.1002/9780470143483.ch1
Klapproth, A., Goreshnik, E., Staykova, D., Klein, H., Kuhs, W. F. (2003). Structural studies of gas hydrates. Canadian Journal of Physics, 81 (1-2), 503–518. doi: http://doi.org/10.1139/p03-024
Najibi, H., Kamali, Z., Mohammadi, A. H. (2013). Phase equilibria of carbon dioxide clathrate hydrates in the presence of methanol/ethylene glycol+single salt aqueous solutions: experimental measurement and prediction. Fluid Phase Equilibria, 342, 71–74. doi: http://doi.org/10.1016/j.fluid.2013.01.001
Ohmura, R., Ogawa, M., Yasuoka, K., Mori, Y. H. (2003). Statistical Study of Clathrate-Hydrate Nucleation in a Water/Hydrochlorofluorocarbon System: Search for the Nature of the «Memory Effect». The Journal of Physical Chemistry B, 107 (22), 5289–5293. doi: http://doi.org/10.1021/jp027094e
Sefidroodi, H., Abrahamsen, E., Kelland, M. A. (2013). Investigation into the strength and source of the memory effect for cyclopentane hydrate. Chemical Engineering Science, 87, 133–140. doi: http://doi.org/10.1016/j.ces.2012.10.018
Oyama, H., Konno, Y., Masuda, Y., Narita, H. (2009). Dependence of Depressurization-Induced Dissociation of Methane Hydrate Bearing Laboratory Cores on Heat Transfer. Energy & Fuels, 23 (10), 4995–5002. doi: http://doi.org/10.1021/ef900179y
Sira, J., Patil, S., Kamath, S. (1990). Study of hydrate dissociation by methanol and glycol injection. SPE annual technical conference and exhibition. Society of Petroleum Engineers, 977–984. doi: http://doi.org/10.2118/20770-ms
Song, Y., Cheng, C., Zhao, J., Zhu, Z., Liu, W., Yang, M., Xue, K. (2015). Evaluation of gas production from methane hydrates using depressurization, thermal stimulation and combined methods. Applied Energy, 145, 265–277. doi: http://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.02.040
Shouwei, Z., Wei, C., (2014). Qingping. The green solid fluidization development principle of natural gas hydrate stored in shallow layers of deep water. China Offshore Oil Gas, 26 (5), 1–7.
Wu, Q., Lu, J. S., Li, D. L., et al. (2018). Experimental study of mechanical properties of hydrate-bearing sediments during depressurization mining. Rock and Soil Mechanics, 39 (12), 4508–4516.
Tohidi, B., Burgass, R. W., Danesh, A., Østergaard, K. K., Todd, A. C. (2006). Improving the Accuracy of Gas Hydrate Dissociation Point Measurements. Annals of the New York Academy of Sciences, 912 (1), 924–931. doi: http://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2000.tb06846.x
Kumar, R., Wu, H., Englezos, P. (2006). Incipient hydrate phase equilibrium for gas mixtures containing hydrogen, carbon dioxide and propane. Fluid Phase Equilibria, 244 (2), 167–171. doi: http://doi.org/10.1016/j.fluid.2006.04.008
Pedchenko, M. M. (2014). Hidratoutvorennia vuhlevodnevykh haziv. Poltava: PoltNTU, 186.
Bavoh, C. B., Partoon, B., Lal, B., Kok Keong, L. (2017). Methane hydrate-liquid-vapour-equilibrium phase condition measurements in the presence of natural amino acids. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 37, 425–434. doi: http://doi.org/10.1016/j.jngse.2016.11.061
Kondo, W., Ohtsuka, K., Ohmura, R., Takeya, S., Mori, Y. H. (2014). Clathrate-hydrate formation from a hydrocarbon gas mixture: Compositional evolution of formed hydrate during an isobaric semi-batch hydrate-forming operation. Applied Energy, 113, 864–871. doi: http://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.08.033
Pedchenko, N., Zezekalo, I., Pedchenko, L., Pedchenko, M. (2021). Research into phase transformations in reservoir systems models in the presence of thermodynamic hydrate formation inhibitors of high concentration. E3S Web of Conferences, 230, 01014. doi: http://doi.org/10.1051/e3sconf/202123001014