Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Теоретична частина. У пластових умовах природний газ постійно контактує з пластовими водами (зв`язаною, підошовною, крайовою) і завжди насичений парами води
У пластових умовах природний газ постійно контактує з пластовими водами (зв`язаною, підошовною, крайовою) і завжди насичений парами води. У процесі видобування газу внаслідок зміни термодинамічних умов (тиску і температури) можливе виділення з газу крапельної вологи по всьому шляху його руху із пласта до споживача (у привибійній зоні, стовбурі і викидних лініях (шлейфах) свердловин, на установці промислового підготовляння газу, у внутрішньопромислових і магістральних газопроводах). Після осушування газу на промислових установках вміст водяної пари у газі повинен бути доведений до величини, яка регламентується технічними умовами. Тому на виході з промислу, а також на головних спорудах магістральних газопроводів повинен здійснюватись контроль за вмістом водяної пари у газі. Дотримування технічних умов попереджує виділення з газу крапельної вологи, поява якої в системі транспортування газу призводить до зниження пропускної здатності газопроводу внаслідок утворення водяних корків і порушення роботи контрольновимірювальних приладів, сприяє корозії металу і може призвести до утворення льоду та гідратів і часткового чи повного закупорювання трубопровода. Основними характеристиками вологості природного газу є його абсолютна і відносна вологість, вологоємність і точка роси. 1 Абсолютна вологість (вологовміст) характеризує кількість водяної пари, яка фактично міститься в одиниці маси (кг/кг) або в одиниці стандартного об'єму (кг/м3) сухого газу при заданих тиску і температурі. 2 вологоємність – це максимально можлива кількість водяної пари, яка міститься в одиниці маси або об'єму газу при заданих тиску і температурі. Газ при цьому повністю насичений парами води. 3 відносна вологість – відношення вологовмісту (абсолютної вологості) газу до його вологоємності у відсотках або в частках одиниці при заданих тиску і температурі. Характеризує ступінь насичення газу водяною парою. Відносну вологість j виражають також як відношення парціального тиску водяної пари в газі рг до тиску насиченої пари рн при такій самій температурі: j=рг/рн. (6.1) 4 точка роси – характеризує найвищу температуру, при якій починається утворення у вологій газовій суміші крапель води при заданому тиску. Газ при цьому містить максимально можливу кількість водяної пари і називається насиченим. Вологоємність газу (максимально можливий вміст водяної пари у газі) залежить від тиску, температури, складу газу та складу води. Вологоємність газу зростає із збільшенням температури і зменшується із збільшенням тиску, густини (молекулярної маси) газу і мінералізації (солоності) води. Вплив молекулярної маси газу на його вологоємність зростає з підвищенням температури. Всі природні гази від метану до газу з відносною густиною 1, 0 мають молекулярну масу між 16 і 30. В цьому інтервалі зміни вплив молекулярної маси на вміст водяної пари у газі не перевищує 3-4 %. Наявність у складі газу сірководню та двоокису вуглецю сприяє збільшенню вмісту водяної пари у газі, а за наявності азоту вологоємність газу зменшується. Вміст водяної пари у газі знаходять експериментально, за аналітичними залежностями і по номограмах, складених за результатами обробки експериментальних даних чи за результатами розрахунків. Найбільш поширеним в інженерній практиці аналітичним методом розрахунку вмісту водяної пари у газі є метод Р.Бюкачека, який дозволяє визначати вологоємність газу в межах тиску від 0, 1 до 70 МПа і температур від мінус 40 до 230 0С. Помилка у визначенні вмісту водяної пари у газі за цим методом не перевищує 4 %. Для визначення вмісту водяної пари у газі використовується рівняння: , (6.2) де W – вміст водяної пари у газі, г/м3; Р – тиск газу, МПа; А – коефіцієнт, який дорівнює вологовмісту ідеального газу; В – коефіцієнт, який залежить від складу газу. Значення коефіцієнтів А і В наведено в роботах [8, 12, 16-18] і в таблиці 6.1.
Таблиця 6.1 – Значення коефіцієнтів А і В у рівнянні вологовмісту газу
Рівняння (6.2) отримане для природного газу з відносною густиною 0, 6, який знаходиться в контакті з прісною водою. Для природних газів більшої густини і мінералізованої води рівняння (6.2) записується у вигляді: , (6.3) де Сρ , СS – поправочні коефіцієнти відповідно на густину газу і вміст у воді солей, частка одиниці. Сρ < 1, СS< 1. Значення поправочних коефіцієнтів Сρ і СS наведено в роботах [16-18]. Всі методи визначення вмісту водяної пари у газі ґрунтуються на двох явищах: зміні фізико-хімічних властивостей речовин, які взаємодіють з вологим газом; зміні властивостей системи “водяна пара - газ” при зміні його параметрів або під зовнішнім впливом. Одержані зміни властивостей фіксуються візуальним, ваговим, електричним, оптичним, акустичним та спектрографічним способами. До методів, які базуються на взаємодії речовин з вологим газом, можна віднести такі методи. 1 Ваговий метод – газ пропускають через трубки, які заповнені поглиначем вологи (сорбентом). За зміною ваги трубок, тобто за кількістю поглинутої вологи із виміряного об`єму пропущеного газу, вираховують вміст водяної пари у газі. 2 Метод Фішера і карбідний – ґрунтуються на даних реакції взаємодії водяної пари з реактивом Фішера або карбідом кальцію. 3 П`єзоелектричний метод – базується на законі зміни частоти власних коливань залежно від ваги тіла, яке коливається. 4 Електричний метод – ґрунтується на зміні електропровідності розчину (хлористого літію, бромистого літію та ін.) залежно від кількості поглинутої вологи. 5 Сорбційний метод – ґрунтується на використанні оксидної поглинальної пластинки. 6 Термоелектричний метод - базується на зміні електропровідності при фазовому переході в системі “пара – насичений розчин – тверда фаза”. 7 Хроматографічний метод – базується на реакції пари води з яким-небудь із реагентів, в результаті чого одержують газоподібний продукт, який направляється в калібровану хроматографічну колонку. 8 Кулонометричний метод – базується на законі Фарадея, згідно з яким кількість електрики для електролітичного розкладання одного моля води, який міститься в газі, становить від 2, 965 до 19300 кулонів. Основні недоліки методів визначення вмісту в газі водяної пари, які ґрунтуються на взаємодії з вологим газом, такі: у взаємодію вступають не тільки пари води, а й домішки, які містяться в газі: H2S, CO2, органічні кислоти та ін.; на сорбенти і реактиви впливають пари метанолу, ДЕГу та інгібіторів корозії і солевідкладень; конденсат і важкі вуглеводні газів також вступають у взаємодію з реактивами. У найменшій мірі цих впливів зазнає кулонометричний метод, і він рекомендований для стандартизації. Суть методу полягає в пропусканні певної кількості газу, який очищений від механічних домішок, через трубку, заповнену одним із осушувачів (таблиця 6.2).
Таблиця 6.2 – Характеристика осушувачів природного газу
Приважку, яка одержана в трубках, приймають за вагу води. По приважці розраховують вміст водяної пари у газі.
|