Применение ингибиторов при ликвидации пробки затруднено тем, что даже небольшое количество механических примесей, содержащихся в гидратной пробке и скапливающихся на ее поверхности, затрудняет контакт ингибитора с гидратами, а, следовательно, и разложение последних. В зоне вечной мерзлоты гидратную пробку нельзя ликвидировать понижением давления в скважине. Дело в том, что вода, выделяющаяся при разложении гидратов при низкой концентрации ингибитора, замерзает и вместо гидратной образуется ледяная пробка, ликви-дировать которую еще труднее.
Если гидраты образовались внутри колонны фонтанных труб, а затрубное пространство осталось свободным от них (или наоборот), разложить гидраты можно при отборе газа по затрубному пространству. При этом необходимо поддерживать режим, обеспечивающий наиболее высокую температуру газа. В результате прогрева фонтанных труб теплым газом гидраты расплавятся (хотя бы частично) и их можно будет удалить продувкой скважины по фонтанным трубам. Если пробка образовалась по всему сечению скважины, ее можно ликвидировать, применив замкнутую циркуляцию ингибитора над пробкой. Ингибитор вводится в поток газа из такого расчета, чтобы обеспечивался безгидратный режим работы как скважины, так и шлейфа. В ряде случаев его в скважины и шлейф вводят раздельно. В настоящее время обычно применяется принудительная подача этого агента с помощью дозировочных насосов, установленных на сборных пунктах, по индивидуальным ингибиторопроводам в заданные точки системы сбора и подготовки газа.
Один из перспективных способов борьбы с образованием гидратов при исследовании скважин -- способ предотвращения их прилипания к стенкам труб. Для этого в поток газа вводятся нефтепродукты или поверхностно-активные вещества (ПАВ); на стенках труб образуется гидрофобная пленка, и рыхлые гидраты легко транспортируются потоком газа. ПАВ, покрывая поверхность жидкостей и твердых веществ тончайшими слоями, способствуют резкому изменению условий взаимодействия гидратов со стенкой трубы. газ гидрат скважина ингибитор
Гидраты водных растворов ПАВ не прилипают к стенкам. Лучшие из водорастворимых ПАВ (ОП-7, ОП-10, ОП-20 и ИНХП-9) имеют высокую температуру замерзания (от 273 до 270 К), их можно использовать только в области положительных температур. Из нефтерастворимых ПАВ раствор ОП-4 -- хорошо смачивающее вещество и хороший эмульгатор. При добавлении к 1 л нефтепродуктов (лигроину, керосину, дизельному топливу, стабильному конденсату) соответственно 10; 12; 7 и 6 г ОП-4 обеспечивается предотвращение прилипания гидратов к стенкам труб. Смесь, состоящая из 15--20 % (по объему) солярового масла и 85--80 % стабильного конденсата, обеспечивает предотвращение отложения гидратов на поверхности труб. Расход такой смеси составляет 5--6 л на 1000 м3 газа.
2. Изучение природных газогидратов в России
Приоритет в открытии природных газовых гидратов принадлежит российским ученым [5]. Прежде всего, следует отметить пионерские теоретические работы (И.И. Стрижов, 1946 г.; М.П. Мохнаткин, 1947 г.; Н.В. Черский, 1961 г.), а также результаты моделирования газовых гидратов в лабораторных условиях (Ю.Ф. Макогон, 1966 г.), подтвердившие возможность образования природных газовых гидратов в недрах Земли. Первые документально зарегистрированные образцы природных гидратов были подняты во время глубоководного пробоотбора в Черном море сотрудниками ВНИИ газа А.Г. Ефремовой и Б.П. Жижченко в 1972 г. Фактически с этого момента и начинается период международного признания газогидратов как природного явления. Значительный вклад в постановку исследований природных газовых гидратов внесла регистрация в 1969 г. открытия СССР «Свойство природных газов в определенных термодинамических условиях находиться в земной коре в твердом состоянии и образовывать газогидратные залежи», а также серия публикаций авторов этого открытия в отечественной и зарубежной прессе.
К сожалению, в 70-80-х гг. прошлого века в б. СССР неоправданно оптимистично оценивали перспективы разведки и добычи газа из природных газогидратов. Приводились очень высокие оценки ресурсов в континентальных залежах газогидратов - до 34 000 трлн м3 (В.М. Добрынин и др., 1981 г.). На фоне представлений о почти безграничных ресурсах газа в природных газогидратах казалось, что достаточно пробурить скважины практически в любом районе распространения зоны стабильности газогидратов и залежи гидратов будут обнаружены. Более 10 научных групп активно занимались исследованиями природных газогидратов, при этом ученые усиленно работали и над вопросами обоснования добычи газа из гидратов, публиковались монографии и был защищен ряд диссертаций. Но оказались упущенными два очень важных момента: экспериментальное обоснование методов разведки газогидратов и оценка потенциала газогенерации недр для обеспечения столь высоких ресурсов газа в гидратах. Не было разработано методики полевого поиска и разведки гидратсодержащих слоев. Необоснованно завышенные оценки ресурсов вызывали все более негативное отношение к газогидратам со стороны специалистов в области нефтегазовой геологии. Это привело к тому, что к середине 80-х гг. в континентальной части России не было обнаружено ни одного месторождения, интерпретируемого как газогидратное.
В целом негативную роль в исследованиях континентальных гидратов в России сыграли те надежды, которые связывались с Мессояхским газовым месторождением, часть разреза которого, как считалось содержала газовые гидраты. Однако проведенные в 1984-1998 гг. ленинградскими и норильскими геологами специальные геохимические исследования состава газа в выстоявшихся скважинах Мессояхского месторождения показали, что если природные гидраты и присутствовали в разрезе месторождения, то только в небольших количествах на крыльевых участках, и поэтому их разложение при снижении давления в залежи фактически не внесло заметного вклада в добычу газа.
К концу 80-х гг. в научно-технических кругах России сложилось устойчивое мнение о природных газогидратах как о преимущественно глубоководном океаническом феномене, не имеющем большого практического значения для развития минерально-сырьевой базы страны. На это же время приходится постепенное закрытие гидратных центров по стране и резкий спад интенсивности исследований.
Конечно, это вовсе не свидетельствует о том, что исследования природных газогидратов в нашей стране прекратились. Именно с середины 80-х гг. российские исследования становятся все более эффективными и целенаправленными. При этом, начиная с 1992 г., в России остались только три группы, активно работающие в области природных газогидратов: московская газогидратная группа (МГГГ), санкт-петербургская (ВНИИОкеанГеология) и тюменская (Институт криосферы Земли СО РАН). Кроме того, исследованиями природных газогидратов периодически занимаются морские геологи из МГУ, Института океанологии, геологи из ИПНГ РАН, геофизики из Института геофизики СО РАН, геохимики из институтов геохимии РАН и СО РАН и ряд других исследователей.
Обобщение задокументированных сведений.
Учитывая, что целенаправленные поиски гидратсодержащих отложений в нашей стране фактически так и не проводились (исключая случай неудачного заложения поисковой скважины на Уренгойском месторождении в 1992 г.), обобщение представляется полезным при организации дальнейших полевых поисков природных гидратосодержащих слоев в России. По последней оценке ВНИИгаза, ресурсы природного газа в гидратах континентальной и шельфовой части России составляют от 100 до 1000 трлн мз.
Наиболее практически значимыми являются экспериментальные исследования кернов и искусственных образцов гидратсодержащих пород, которые нацелены именно на изучение природных газогидратов. Уместно напомнить, что успех получившего широкую известность в мире проекта бурения газогидратной скважины Mallik 2L-38 на севере Канады стал возможен благодаря использованию российской методики работы с образцами пород, содержащих «самозаконсервировавшиеся» гидраты. Как отмечают руководители проекта (С. Даллимор и др., 1999 г.), основной целью проекта являлся отбор гидратсодержащих кернов для исследований с использованием герметичного термостатируемого керноотборника японской конструкции. Однако конструкция керноотборника оказалась неудачной и пришлось довольствоваться обычным керноотборником, который не позволял гидратам сохраняться в ненарушенном состоянии длительное время. Оставалась только надежда, что при достаточно быстром подъеме керна и немедленном помещении его в морозильник гидраты в керне «законсервируются», как это фиксировалось ранее при экспериментальных исследованиях российских коллег из МГГГ. Так и случилось: керны с гидратами были извлечены из скважины и положены на хранение, а далее стал возможным весь комплекс лабораторных исследований гидратсодержащих пород.
Свойства гидратов природных газов самоконсервироваться и хранить газ ри атмосферном давлении в соотношении 160 м газа на 1 м гидрата дает возможность транспортировать газ в рефрежираторах в законсервированном состоянии. Появление подобных технологий позволяет решить ряд проблем современной газовой промышленности - освоение глубоководных газовых, небольших по запасам месторождений, а также месторождений низконапорных газов, отказ от трубопроводов для транспорта газа на небольшие расстояния, совмещение процессов хранения и транспорта газа с процессом сепарации и т.д.
В настоящее время за рубежом уделяется самое серьезное внимание изучению природных газогидратов и как перспективного источника газа, и как опасного фактора. Взаимодействие добывающих скважин и гидратсодержащих пород может привести к серьезным осложнениям на промыслах. Интерес к исследованиям газогидратов обуславливается и экологическими проблемами. До сих пор не выяснено, окажется ли глобальное потепление «спусковым крючком» для начала глобального оттаивания природных газогидратов и лавинной эмиссии парниковых газов в атмосферу и возможно ли захоронение производимого человечеством диоксида углерода в морях и океанах с помощью перевода его в гидратное состояние?
При наличии в России значительных запасов «традиционного» газа поиск нетрадиционных энергоносителей и разработка методов их освоения сейчас могут показаться не вполне актуальными. Вполне вероятно , что начало разработки газогидратных месторождений может обозначить новый этап передела мирового газового рынка, причем позиции России в подобной конкурентной борьбе выглядят далеко не самыми радужными.
Заключение
гидрат газ скважина термобарический
В данной работе были рассмотрены строение, физико-химические свойства, условия образования, методы предотвращения и ликвидации газогидратов в процессе эксплуатации скважин. Также указаны наиболее распространенные ингибиторы гидратообразования, их физико-химические характеристики. На сегодняшний день наиболее эффективным методом борьбы с гидратами является закачка ингибиторов, в частности, метанола. В ряде научно-исследовательских институтов разрабатываются новые, более эффективные и менее токсичные ингибиторы.
В настоящее время все более пристальное внимание уделяется изучению природных газовых гидратов. В России этим вопросом активно занимаются всего четыре группы: московская, новосибирская, тюменская и санкт-петербургская. Вопрос об освоении газогидратных залежей должен быть рассмотрен в государственном масштабе, так как такие месторождения не единичны, их несколько десятков не только в зоне многолетней мерзлоты, но и в акваториях морей и океанов.
Список литературы
1. Л.М. Гухман Подготовка газа северных месторождений к дальнему транспорту - Л.: Недра, 2000. - 161с.
2. Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата. Справочное руководство в 2-х томах. Том I/Под ред. Ю.П. Коротаева, Р.Д. Маргулова - М: Недра, 2004. - 360с.
3. Э.Б. Бухгалтер Метанол и его использование в газовой промышленности. - М: Недра, 1986- 238с.
4. А.М. Расулов (Гипроморнефтегаз), Борьба с гидратообразованием - М: Газовая промышленность № 02/2002
5. В.А. Истомин, В.С. Якушев (ВНИИгаз), Исследование газовых гидратов в России - М: Газовая промышленность №05/2002
Приложение
Рисунок 1. Гидраты
Рисунок 2. Строение гидратов
Рисунок 3. График распада
Рисунок 4. График
Рисунок 5. График
Рисунок 6. График
Рисунок 7. Карта гидратообразования