Том 335 № 5 (2024)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/5/4366

Компьютерное моделирование технологических параметров и методов предотвращения образования гидратов

Актуальность. Как и множество месторождений Западной и Восточной Сибири, месторождения о. Сахалин (рассматриваемое Восточно-Луговское газовое месторождение) столкнулись с проблемой образования газовых гидратов во внутрискважинном оборудовании и наземных сетях сбора и подготовки к транспорту. Гидратообразования закупоривают скважины, шлейфы и газопроводы, снижая площадь их рабочего сечения, что ведёт к снижению дебита или полной остановке работы оборудования. Также нарушается работа клапанов, измерительных приборов, сепараторов и штуцеров. Всё это приводит к значительным экономическим потерям и снижает эффективность ведения процесса разработки и эксплуатации месторождения. Наибольшему влиянию подвержены месторождения, находящиеся на поздних стадиях эксплуатации, ввиду невозможности обеспечения безгидратного режима работы скважин. С точки зрения рациональности ведения процесса разработки выгоднее предотвратить образование гидратов, нежели бороться с уже образовавшимися отложениями. Стоит также отметить целесообразность переноса места локализации отложения гидратов из скважины на поверхность, где бороться с данным осложнением гораздо проще и экономически эффективнее, чем в скважине. Этого можно добиться, воздействуя на параметры процесса образования отложения, из которых на состав газа влиять невозможно. Смещение равновесных условий образования гидратов за счёт повышения минерализации также неэффективно, поскольку возрастает риск отложения солей и коррозии. Так, возможным остаётся регулирование термобарических параметров путём изменения технологического режима работы скважины, теплоизоляции или покрытие внутренней части насосно-компрессорных труб материалами, а также скважинными электронагревателями, исключающими возможность образования отложения. Цель: обоснование технологии повышения эффективности эксплуатации добывающих скважин в условиях гидратообразования. Объекты: газовые скважины, работающие в условиях гидратообразования, а также связи и зависимости режимных параметров работы скважины и других технологических параметров на потенциальную возможность образования гидратов. Методы: анализ геолого-физических условий и состояния разработки Восточно-Луговского газового месторождения; компьютерное и математическое моделирование работы скважин на месторождении в условиях образования гидратов; анализ способов предотвращения образования гидратов и выбор технологического решения. Результаты. Проблема образования гидратов широко распространена на газовых месторождениях. Гидраты могут частично или полностью перекрывать рабочее сечение добывающих скважин, снижая или полностью прекращая добычу, вследствие чего добывающие скважины простаивают в среднем 18 часов в месяц, что влечёт за собой экономические потери и мешает стабильной работе скважины. Показано, что ввиду специфики работы скважин Восточно-Луговского газового месторождения изменение технологического режима на безгидратный на данный момент невозможно. По результатам моделирования работы скважины основные потери температуры происходят за счёт отвода тепла через насосно-компрессорные трубы. Из способов предотвращения образования гидратов рассмотрены: теплоизоляция насосно-компрессорных труб, частичное силикатно-эмалевое покрытие, применение греющего кабеля и использование метанола. По результатам оценки экономической и технологической эффективности выбрана технология греющего кабеля с установкой турбодетандера для компенсации затрат на электроэнергию, а также спуск второго ряда насосно-компрессорных труб до глубины потенциального образования гидратов с целью повышения эффективности нагрева и проведения закачки теплоносителя или ингибитора непосредственно в интервал образования гидратов.

Ключевые слова:

построение модели и входные параметры модели, равновесные условия гидратообразования, моделирование технологических режимов, определение места потенциального начала образования гидратов, моделирование теплоизоляции НКТ, применение внутреннего покрытия и электрообогрева НКТ, расчёт потребного количества метанола

Авторы:

Ольга Вадимовна Савенок

Наиля Халимовна Жарикова

Александр Евгеньевич Верисокин

Ашот Страевич Арутюнян

Махмуд Хадид

Скачать pdf