Теоретичне та експериментальне обгрунтування методики встановлення параметрів моменту початку масової кристалізації газових гідратів

Автор(и)

  • Лариса Олексіївна Педченко Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка», Україна https://orcid.org/0000-0002-3279-8649
  • Михайло Михайлович Педченко Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка», Україна https://orcid.org/0000-0003-1409-8523
  • Анжела Сергіївна Єльченко-Лобовська Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка», Україна https://orcid.org/0000-0002-4308-9135

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.274183

Ключові слова:

газові гідрати, фазові переходи, масова кристалізація, міжфазний контакт, індукційний період гідратоутворення, бульбашка газу

Анотація

Процеси нафтогазовидобутку – видобування, підготовка, зберігання та транспортування нафти, газу та конденсату – супроводжуються ризиками техногенного гідратоутворення. Такі техногенні газогідрати створюють серйозні проблеми для нафтогазовидобувної галузі. Істотні матеріальні витрати нафтогазові підприємства несуть у зв’язку з попередженням цих процесів. Для його попередження чи ліквідації у кожному конкретному випадку необхідне розуміння фізики процесів і параметрів гідратоутворення. Тому важливою проблемою є встановлення особливостей кінетики та термобаричних параметрів процесу гідратоутворення. Отже, об'єктом дослідження є параметри початку масової кристалізації газових гідратів в пластових системах. При цьому найбільш достовірні результати можна отримати в процесі лабораторного моніторингу процесів в пластових системах і технологічному обладнанні безпосередньо на промислових об’єктах.

Процес гідратоутворення на межі фаз проявляється утворенням тонкого шару гідрату у вигляді плівки. В ході експериментальних досліджень встановлено, що даний процес візуально фіксується перетворенням дзеркальної поверхні межі фаз на матову. Ефект спотворення міжфазної межі пояснюється утворенням, ростом, масовим і хаотичним нагромадженням на цій межі мікрокристалів газового гідрату. У роботі за результатами теоретичних і експериментальних досліджень обґрунтовано методику оперативного лабораторного встановлення параметрів масової кристалізації газогідрату. Суть методики полягає у встановленні параметрів моменту початку масової кристалізації газових гідратів на основі фіксації оптичного ефекту спотворення відображення джерела світла на дзеркалі міжфазної поверхні «рідина – газ». Результати емпіричних досліджень базуються на оптичних явищах, які спостерігалися на міжфазній поверхні шару газогідрату та газу. Їх досліджували за допомогою методів мікроскопії, фіксації та обробки зображень. Основним результатом експериментів була інформація, зафіксована оптичною системою та отримана після фіксації тиску та температури.

Методика може бути використана для встановлення та оперативного контролю моменту початку масової кристалізації газових гідратів безпосередньо на об’єктах нафтогазової галузі (в процесі здійснення технологічних процесів). Це дозволить ефективно запобігати закупорюванню технологічного обладнання твердою фазою газогідрату, а також запобігти перевитраті інгібіторів гідратоутворення. При цьому єдиним обмеженням застосування даної методики може бути низька світлопроникність водного розчину в складі пластової системи.

Біографії авторів

Лариса Олексіївна Педченко, Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра нафтогазової інженерії та технології

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

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра нафтогазової інженерії та технології

Анжела Сергіївна Єльченко-Лобовська, Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка»

Асистент, аспірантка

Кафедра нафтогазової інженерії та технологій

Посилання

  1. Sloan, E. D. (2003). Fundamental principles and applications of natural gas hydrates. Nature, 426 (6964), 353–363. doi: https://doi.org/10.1038/nature02135
  2. Sloan, E. D. (1998). Clathrate hydrates of natural gases. New York: Marcel Dekker, 705.
  3. Kinnari, K., Hundseid, J., Li, X., Askvik, K. M. (2014). Hydrate Management in Practice. Journal of Chemical & Engineering Data, 60 (2), 437–446. doi: https://doi.org/10.1021/je500783u
  4. Zain, Z. M., Yang, J., Tohidi, B., Cripps, A., Hunt, A. (2005). Hydrate Monitoring and Warning System: A New Approach for Reducing Gas Hydrate Risks. SPE Europec/EAGE Annual Conference. Madrid. doi: https://doi.org/10.2118/94340-MS
  5. Kawasaki, T., Kikuchi, K., Terasaki, D., Okui, T., Miyata, K., Hirayama, H., Masaru, I. (2002). Composition of Guests in Hydrates from Gas Mixture. Proceedings of the fourth International Conference on Gas Hydrates: May 19-23, 2002, Symposia, Yokohama, Japan, 2, 488. Available at: https://ndlonline.ndl.go.jp/#!/detail/R300000001-I000003587697-00
  6. Tohidi, B., Anderson, R., Chapoy, A., Yang, J., Burgass, R. W. (2012). Do We Have New Solutions to the Old Problem of Gas Hydrates? Energy & Fuels, 26 (7), 4053–4058. doi: https://doi.org/10.1021/ef3002179
  7. Tohidi, B., Chapoy, A., Yang, J., Ahmadloo, F., Valko, I., Zain, Z. M. (2008). Developing Hydrate Monitoring and Early Warning Systems. Waves of Change. Houston, 1, 515–523. Available at: http://toc.proceedings.com/02832webtoc.pdf
  8. Sloan, E. D., Koh, C. A. (2008). Clathrate Hydrates of Natural Gases. CRC Press, 455.
  9. Turner, D. J. (2005) Clathrate Hydrate Formation in Water-in-oil Dispersions. Colorado School of Mines, Golden. Available at: http://hdl.handle.net/11124/78538
  10. 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: https://doi.org/10.1021/jp027094e
  11. Parent, J. S., Bishnoi, P. R. (1996). Investigations into the nucleation behaviour of methane gas hydrates. Chemical Engineering Communications, 144 (1), 51–64. doi: https://doi.org/10.1080/00986449608936444
  12. Mchedlov-Petrosian, M. O., Lebid, V. I., Hlazkov, O. M., Lebid, O. V. (2012). Koloidna khimiia. Kharkiv: KhNU imeni V. N. Karazina, 500.
  13. Kostrzhytskyi, A. I., Kalinkov, O. Yu., Tishchenko, V. M., Berehova, O. M. (2008). Fizychna ta koloidna khimiia. Kyiv: Tsentr uchbovoi literatury, 496.
  14. Sloan, E., Koh, C., Sum, A. (2010). Natural gas hydrates in flow assurance. Elsevier, Gulf Professional Publishing, 224. Available at: https://www.elsevier.com/books/natural-gas-hydrates-in-flow-assurance/koh/978-1-85617-945-4
  15. Choukroun, M., Grasset, O., Tobie, G., Sotin, C. (2010). Stability of methane clathrate hydrates under pressure: Influence on outgassing processes of methane on Titan. Icarus, 205 (2), 581–593. doi: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2009.08.011
  16. Pedchenko, N., Vynnykov, Y., Pedchenko, L., Pedchenko, M. (2021). Method for determining the starting moment of hydrate formation on the basis of optical effects. E3S Web of Conferences, 230, 01003. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202123001003
  17. Ostrovskii, G. M. (2000). Prikladnaia mekhanika neodnorodnykh sred. Saint-Petersburg: Nauka, 359.
Theoretical and experimental justification of the method for determining the parameters of the moment of gas hydrates mass crystallization

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-02-22

Як цитувати

Педченко, Л. О., Педченко, М. М., & Єльченко-Лобовська, А. С. (2023). Теоретичне та експериментальне обгрунтування методики встановлення параметрів моменту початку масової кристалізації газових гідратів. Technology Audit and Production Reserves, 1(1(69), 26–31. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.274183

Номер

Том 1 № 1(69) (2023): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології та системи енергопостачання

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Larysa Pedchenko, Mykhailo Pedchenko, Angela Yelchenko-Lobovska

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.