RU2689612C2 - Способ предотвращения образования гидратов в текучих средах, содержащих газ или газовый конденсат - Google Patents
Способ предотвращения образования гидратов в текучих средах, содержащих газ или газовый конденсат Download PDFInfo
- Publication number
- RU2689612C2 RU2689612C2 RU2016138402A RU2016138402A RU2689612C2 RU 2689612 C2 RU2689612 C2 RU 2689612C2 RU 2016138402 A RU2016138402 A RU 2016138402A RU 2016138402 A RU2016138402 A RU 2016138402A RU 2689612 C2 RU2689612 C2 RU 2689612C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- formation
- hydrates
- thz
- fluids containing
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 title claims abstract description 36
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 55
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 11
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 4
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 230000000887 hydrating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 5
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000013000 chemical inhibitor Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 206010073306 Exposure to radiation Diseases 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- -1 ice Chemical class 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/127—Sunlight; Visible light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
- C10L3/107—Limiting or prohibiting hydrate formation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/128—Infrared light
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J2219/0873—Materials to be treated
- B01J2219/0875—Gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J2219/12—Processes employing electromagnetic waves
- B01J2219/1203—Incoherent waves
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/36—Applying radiation such as microwave, IR, UV
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Pipeline Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу предотвращения образования гидратов в текучих средах, содержащих газы или газовые конденсаты. Способ включает воздействие на указанные текучие среды электромагнитными волнами в пределах видимой и инфракрасной области спектра, заключенной в диапазоне λ от 500 нм или более до менее 1 мм (от более 300 ГГц до 600 ТГц или менее), для предотвращения образования кристаллических связей, ответственных за образование указанных гидратов. Эффективность способа основана на использовании электромагнитного излучения в пределах четко определенного диапазона частот без необходимости применения химических добавок. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.
Description
Данное изобретение относится к способу предотвращения образования гидратов в текучих средах, содержащих газ или газовый конденсат.
Гидраты представляют собой кристаллические соединения, подобные льду, образующиеся при определенных термодинамических условиях в присутствии воды и газа, в которых большое количество газа или газового конденсата (например, метана) заключено внутри кристаллической структуры воды. Термодинамическими условиями, необходимыми для образования гидратов, являются высокое давление и низкая температура, то есть это типичные условия, существующие в глубоководных районах морского дна или, обращаясь к нефтяной и газовой отрасли, при транспортировке углеводородов. Образование гидратов является вероятностным процессом, обычно требующим некоторого времени индукции, которое изменяется в зависимости от термодинамических условий и времени образования гидрата, со скоростью роста, которая может быть очень большой. Неполный перечень газов или конденсированных газов, которые в присутствии воды и при благоприятных окружающих условиях образуют гидраты, приведен в Таблице 1.
Основной подход, который обычно используют для предотвращения образования гидратов в процессах обработки для транспортирования в трубопроводах или на судах для транспортирования сжиженного или сжатого метана, подразумевает создание таких рабочих условий процесса, которые являются неблагоприятными термодинамическими условиями для образования гидратов. Например, создание определенного давления на выходе из трубопровода позволяет изменить рабочее давление в трубопроводе и, в благоприятных случаях, предотвратить образование гидратов. С другой стороны, что касается хранения сжиженного или сжатого метана на судах, уменьшение количества воды, которая содержится в газе, минимизирует риск образования гидратов. Однако имеются ситуации, в которых не всегда возможно создать рабочие условия процесса, позволяющие устранить проблему гидратов. В этих случаях обращаются к применению химических агентов, изменяющих условия образования гидратов. Химические ингибиторы можно классифицировать в двух макро-категориях: термодинамические ингибиторы, которые изменяют термодинамические условия образования гидратов путем снижения температуры их образования, или, в качестве альтернативы, кинетические ингибиторы или препятствующие агломерации агенты, которые замедляют образование или агломерацию гидратов.
Традиционные технологии, такие как, например, применение химических агентов для предотвращения образования гидратов, требуют наличия специфических элементов для введения химикатов, расположенных выше установленных критических точек по ходу технологического процесса; системы извлечения ниже по ходу технологического процесса и секции регенерации для повторного использования химикатов, что требует значительных затрат. Например, в установках, расположенных в открытом море, где обычно имеются подводные трубопроводы или вертикальные трубопроводы, связывающие морскую платформу с подводным месторождением, и где рабочие температуры являются чрезвычайно низкими (близкими к нулю), а давления - высокими из-за глубины, применяют системы гибких шлангов для транспортирования химических ингибиторов в головную часть подводного или вертикального трубопровода для предотвращения образования гидратов при транспортировании. В этих установках необходимо осуществление первой стадии процесса для обработки транспортируемого потока с целью извлечения введенных химических агентов; затем необходимо проводить обработку извлеченных химикатов совместно с их регенерацией для того, чтобы их можно было повторно использовать.
Химические агенты можно классифицировать на две макрокатегории:
- Термодинамические ингибиторы. Эти ингибиторы изменяют термодинамические условия образования, снижая температуру образования. В эту категорию попадает метанол в дополнение к моноэтиленгликолю (МЭГ) или диэтиленгликолю (ДЭГ) и т.д.. Количество зависит от содержания воды и необходимой температуры переохлаждения. Их преимуществом является полная защита установки за счет очень высокой стоимости.
- Кинетические и/или препятствующие агломерации ингибиторы. Эти ингибиторы в настоящее время не очень широко используют из-за сложностей, заключающихся в определении точных количеств, которые требуют проведения обширных экспериментов. Они работают путем замедления кинетики зародышеобразования или, в случае препятствующих агломерации агентов, агломерации больших кристаллов гидратов. Необходимая дозировка значительно ниже, чем для термодинамических ингибиторов. К сожалению, их применение требует знания кинетики образования гидратов в обрабатываемых текучих средах, в отношении времени индукции или скорости роста кристаллов. Эту информацию нелегко получить, если не получать ее экспериментально, и она в значительной степени зависит от химического состава транспортируемой текучей среды, которая, помимо прочего, изменяется по ходу добычи. Кроме того, в случае прекращения работы установки кинетические ингибиторы не гарантируют сохранность установки в случае, если остановка будет продолжительной.
Способы физической природы для ограничения проблем обеспечения «бесперебойного режима подачи потока» в трубопроводах также известны из литературы; они основаны на применении звуковых волн (US 7597148) или электромагнитных волн (US 5625178; US 2002/169345). В частности, в US 5625178 описаны способ и устройство для предотвращения образования гидратов в текучих средах, содержащих водную фазу и углеводороды, посредством электромагнитных волн, имеющих частоты в диапазоне от 1 до 10 ГГц, испускаемых, также периодически, в виде серии импульсов.
Однако описанный здесь способ имеет несколько критических моментов, среди которых:
- необходимость регулировать частоту, которую следует применять, в соответствии с химическим составом текучих сред;
- выбор частоты, с которой следует осуществлять вмешательство, зависит также от размеров трубопровода, так как его используют в качестве волновода для распространения электромагнитного излучения с целью увеличения времени воздействия на находящиеся в нем текучие среды;
- частоты в пределах микроволновой области спектра, с энергетической точки зрения, являются менее эффективными, чем более высокие частоты (например, частоты, относящиеся к инфракрасной области спектра), так как они способны вызывать только вращательные движения молекул, а не колебательные движения, как описано в US 2002/169345.
Авторы настоящего изобретения нашли инновационный способ, который позволяет ингибировать процесс образования гидратов в текучих средах, содержащих газ или газовый конденсат, во всех ситуациях, в которых имеются благоприятные условия благодаря неожиданным возможностям электромагнитных волн, действующих в пределах спектра, начиная от 500 нм до инфракрасного излучения.
Предложенный инновационный способ отличается от известного уровня техники, так как более нет необходимости применять химические добавки; при этом его эффективность основана на использовании электромагнитного излучения в пределах четко определенного диапазона частот. Возможное присутствие добавок не изменяет его эффективности; напротив, могут иметь место преимущества благодаря объединенному эффекту двух воздействий, электромагнитного и химического.
Предполагают, что электромагнитное излучение воздействует на структуру воды на молекулярном уровне, что приводит к замедлению образования гидратов. Это замедление продолжает существовать в течение некоторого периода времени даже без электромагнитного возбуждения, фактически продолжая предохранять оборудование от образования гидратов. Это поведение, типичное для кинетических ингибиторов, обладает тем преимуществом, что оно не требует фазы подготовки, так как достаточно лишь воздействия облучения. В случае кинетических ингибиторов обычно необходима интенсивная in situ фаза подготовки, для определения дозировки, которая минимизирует количество и максимизирует эффекты. Она не является единовременной операцией, а зависит от типа потока, рабочих условий, количества полученной воды и т.д., а все эти условия очевидно изменяются за время эксплуатации скважины.
Более того, данный инновационный способ особенно полезен также в случае ограниченных участков, которые считают критическими, таких как, например, клапаны, изгибы, соединения и т.д.. В этом случае вмешательство ad hoc позволяет решить проблемы без усложнения остальных частей установки и при меньших экономических затратах.
Способ по настоящему изобретению для предотвращения образования гидратов в текучих средах, содержащих газ или газовый конденсат, включает воздействие на указанные текучие среды электромагнитными волнами для предотвращения образования кристаллических связей, которые отвечают за образование указанных гидратов, и отличается тем, что эти электромагнитные волны представляют собой волны, действующие в видимом и инфракрасном диапазоне спектра с длинами волн в диапазоне λ от 500 нм или более до менее 1 мм (от более 300 ГГц до менее или равно 600 ТГц), предпочтительно от 700 нм и более до менее или равно 0,1 мм (от 3 ТГц и более до менее или равно 428 ТГц), более предпочтительно от 700 нм и более до менее или равно 6 мкм (от 50 ТГц или более до менее или равно 428 ТГц).
Среди источников электромагнитного излучения, работающих в пределах инфракрасного спектра, которые можно использовать, с возможным расширением и на видимую область спектра, можно указать, без ограничения, локальные источники светодиодного типа, лазеры непрерывного излучения и/или импульсные лазеры, или удаленные источники, излучение которых переносят к пунктам, представляющим интерес, например, с помощью оптических волокон. Если говорить об импульсных лазерах, особый интерес представляют лазеры, имеющие продолжительность импульса порядка фемтосекунд, которые способны вызывать особенно интересные явления в материале.
Действие электромагнитных волн вызывает изменение молекулярной структуры гидрата, предотвращая его образование или, альтернативно, вызывая его дестабилизацию с высвобождением захваченного газа (например, метана).
Содержащиеся в текучих средах газ или газовый конденсат, способные образовывать гидраты, которые можно назвать, помимо перечисленных в Таблице 1, предпочтительно представляют собой углеводороды, такие как метан, этан, пропан.
Как указанно выше, к текучим средам, содержащим газ или газовый конденсат, с успехом можно добавлять химические добавки, ингибиторы образования гидратов, в частности, термодинамические ингибиторы и/или кинетические ингибиторы, и/или препятствующие агломерации агенты.
Электромагнитные волны могут излучать излучающие станции, которые могут включать по меньшей мере один источник электромагнитного излучения с электроприводом в виде гибкого подводного кабеля и предпочтительно также один или несколько источников света, расположенных внутри трубопровода, посредством которых световое излучение взаимодействует с транспортируемым потоком.
Излучающие станции с успехом можно расположить:
- вдоль трубопроводов, транспортирующих и/или обрабатывающих текучие среды, содержащие газы или газовые конденсаты;
- в подводных трубопроводах и вертикальных стояках, расположенных на шельфе, в установках, которые применяют для транспортировки газов/газовых конденсатов;
- выше и ниже дроссельных заслонок по ходу потока;
- в любом месте установки для сжижения или сжатия метана с целью хранения (например, но не ограничиваясь этим, на судах для транспортирования сжатого или сжиженного газа, в емкостях, в скважинах и/или в поверхностных структурах для транспортирования газа/газовых конденсатов для хранения в месторождениях);
- в любом месте установки для выгрузки и/или транспортирования газа, поступающего из газовозов, емкостей или месторождений сжатого или сжиженного метана.
Дополнительный объект данного изобретения относится к устройству для ингибирования образования гидратов в трубопроводах для транспортирования текучих сред, содержащих газ или газовый конденсат; которое включает одну или более одной расположенных вдоль трубопровода излучающих станций, отстоящих друг от друга на приемлемом расстоянии, при этом каждая излучающая станция содержит источник электромагнитного излучения с электроприводом в виде гибкого подводного кабеля и один или более одного источников светового излучения, посредством которых световое излучение взаимодействует с транспортируемым потоком, находящимся внутри трубопровода.
Мы также обнаружили, что при использовании электромагнитных волн, действующих в пределах видимой и инфракрасной области спектра, гидраты, которые возможно уже образовались в текучих средах, содержащих газ или газовые конденсаты, могут растворяться.
Другой предмет настоящего изобретения относится к способу растворения гидратов, образованных в текучих средах, содержащих газ или газовый конденсат, посредством использования электромагнитных волн, который включает воздействие электромагнитными волнами на указанные текучие среды и отличается тем, что электромагнитные волны представляют собой волны, действующие в пределах видимой и инфракрасной области спектра, заключенной в диапазоне λ от 500 нм и более до менее 0,1 мм (от более 3 ТГц до мене или равно 600 ТГц).
Электромагнитные волны можно также излучать посредством излучающих станций, по существу таких же, как описанные выше для предотвращения образования гидратов, и преимущественно расположенных в тех же точках, также и для растворения гидратов, образованных в текучих средах, содержащих газ или газовые конденсаты.
С использованием Фиг. 1-4, здесь приведено описание примеров воплощения данного изобретения, которые не следует рассматривать как ограниченные этими чертежами.
Один из примеров воплощения данного устройства состоит из серии станций электромагнитного облучения, размещенных вдоль трубопровода, вертикальных трубопроводов или напорных трубопроводов и соответствующим образом отстоящих друг от друга. Каждая станция взаимодействует с транспортируемым потоком, разрушая любое возможное образование гидрата, уже присутствующего в текучей среде, и вызывая разупорядочение молекулярной структуры воды с эффектом ингибирования образования гидратов на некоторый период времени.
Каждая излучающая станция, пример которой приведен на Фиг. 1, состоит из источника электромагнитного (ЕМ) излучения с электроприводом в виде гибкого подводного кабеля (U) и из различных источников света, посредством которых световое излучение взаимодействует с потоком, транспортируемым в трубопроводе/подводном трубопроводе (Р). При определении числа излучающих станций следует учитывать, что оно зависит от:
Термодинамических условий, существующих в ходе транспортирования текучей среды. Если рассматривать, например, вертикальные трубопроводы, то есть средства транспортирования углеводородов из морских скважин на поверхность, то только часть вертикального трубопровода будет вовлечена в явление образования гидратов, обычно средние части, так как именно в этих частях существуют высокие давления и низкие температуры. При этих условиях станции могут быть расположены только в тех частях, которые участвуют в явлении образования гидратов.
- Типа транспортируемой текучей среды, с особой ссылкой на количество воды. Чем выше присутствие воды, тем выше будет вероятность образования гидратов.
- Характера потока, установившегося внутри средств транспортирования. Это зависит от различных факторов, таких как скорость потока, плотность текучей среды, вязкость, диаметр трубопровода, наклон и т.д.. Нерасслоившиеся потоки требуют большего внимания, так как они увеличивают поверхность взаимодействия между газом и водой.
Фиг. 2 и 3 изображают примеры организации источников (I) света для облучения потока в определенной части относительно свойств потока газа (G)/транспортируемой жидкости (L) (Фиг. 2: ламинарный поток; Фиг. 3: турбулентный поток).
Источник электромагнитного излучения взаимодействует, посредством источников света, расположенных вдоль стенок трубопровода, напорного трубопровода или вертикального трубопровода, с транспортируемой текучей средой, ингибируя образование гидратов. В фазе проектирования источников света особенно важно знать тип текучей среды и условия потока для того, чтобы максимизировать освещение на поверхности воды. При рассмотрении описанной ранее инфракрасной рабочей области, диаграмма излучения источников света обычно смещена на несколько градусов в дальнюю инфракрасную область или на сотые доли градуса в дальнюю инфракрасную область, как это имеет место в случае лазеров. Во всех случаях обязательно следует применять рассеивающие линзы, которые позволяют увеличить луч, максимизируя облучаемую область, с двойным преимуществом снижения количества источников света, необходимых для полного освещения текучей среды.
Другая область применения относится к локальному предотвращению в конкретных зонах с высокой вероятностью образования гидратов.
Фиг. 4 изображает пример организации источников света для облучения потока в критической точке, например, которая находится близко к изгибу.
Критическими областями считают клапаны, такие как, например, но не только, дроссельные заслонки, в которых проявляется эффект Джоуля-Томсона; нельзя исключить ответвления, искривления и т.д., то есть все места, где происходит уменьшение сечения, пригодного для потока, что вызывает ускорение текучих сред и, следовательно, изменение давления и температуры. В таком случае обычно происходит снижение температуры и давления, и возможно могут создаваться благоприятные термодинамические условия для образования гидратов. В этом случае облучение, сосредоточенное выше и/или ниже клапана по ходу потока, помогает предотвратить образование гидратов и поддержать правильное функционирование устройства без усложнения или изменения остальных частей установки.
Claims (15)
1. Способ предотвращения образования гидратов в текучих средах, содержащих газы или газовые конденсаты, который включает воздействие электромагнитными волнами на указанные текучие среды для предотвращения образования кристаллических связей, ответственных за образование указанных гидратов, отличающийся тем, что электромагнитные излучения действуют в пределах видимой и инфракрасной области спектра, заключенной в диапазоне λ от 500 нм или более до менее 1 мм (от более 300 ГГц до 600 ТГц или менее).
2. Способ по п. 1, в котором электромагнитные волны находятся в диапазоне λ от 700 нм до 0,1 мм (от 3 ТГц или более до 428 ТГц или менее).
3. Способ по п. 2, в котором электромагнитные волны находятся в диапазоне λ от 700 нм до 6 мкм (от 50 ТГц или более до 428 ТГц или менее).
4. Способ по п. 1, в котором к текучим средам, содержащим газы или газовые конденсаты, добавляют ингибирующие образование гидратов химические добавки.
5. Способ по п. 4, в котором ингибирующие образование гидратов химические добавки представляют собой термодинамические и/или кинетические ингибиторы и/или препятствующие агломерации агенты.
6. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором электромагнитные волны излучают с помощью облучающих станций, включающих по меньшей мере один источник электромагнитного излучения, к которому подают электричество с помощью гибкого подводного кабеля.
7. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором газы или газовые конденсаты, содержащиеся в текучих средах, представляют собой углеводороды, такие как метан, этан и пропан.
8. Устройство для предотвращения образования гидратов в трубопроводах для текучих сред, содержащих газы или газовые конденсаты, способом по любому из пп. 1-7, включающее одну или более излучающих станций, размещенных вдоль трубопровода на соответствующем расстоянии друг от друга, где каждая излучающая станция содержит источник электромагнитного излучения, к которому подают электричество с помощью гибкого подводного кабеля, или один или более источников света, посредством которых световое излучение взаимодействует с текучей средой, транспортируемой внутри трубопровода.
9. Устройство по п. 8, в котором облучающие станции расположены:
- вдоль трубопроводов, транспортирующих и/или обрабатывающих текучие среды, содержащие газы или газовые конденсаты;
- в проложенных по морскому дну трубопроводах или вертикальных трубопроводах, расположенных на шельфе, в установках, применяемых для транспортирования газов/газовых конденсатов;
- выше и ниже дроссельных заслонок по ходу потока;
- в любом месте установки для сжижения или сжатия метана для хранения;
- в любом месте установки для выгрузки и/или транспортирования газа, поступающего из газовозов, емкостей или месторождений сжиженного и/или сжатого метана.
10. Устройство по п. 8, в котором облучающие станции включают также один или более источников света, расположенных внутри трубопровода или любой части установки для хранения газа в резервуарах или на судах для транспортирования сжиженного или сжатого газа, в фазах загрузки в указанные резервуары или суда и выгрузки из указанных резервуаров или судов, посредством которых световое излучение взаимодействует с транспортируемым потоком.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI2014A000493 | 2014-03-24 | ||
| ITMI20140493 | 2014-03-24 | ||
| PCT/IT2015/000072 WO2015145474A2 (en) | 2014-03-24 | 2015-03-19 | Process for preventing the formation of hydrates in fluids containing gas or gas condensate |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016138402A RU2016138402A (ru) | 2018-04-24 |
| RU2016138402A3 RU2016138402A3 (ru) | 2019-01-28 |
| RU2689612C2 true RU2689612C2 (ru) | 2019-05-28 |
Family
ID=50733189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016138402A RU2689612C2 (ru) | 2014-03-24 | 2015-03-19 | Способ предотвращения образования гидратов в текучих средах, содержащих газ или газовый конденсат |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20180178185A1 (ru) |
| EP (1) | EP3122449B1 (ru) |
| CY (1) | CY1122733T1 (ru) |
| MX (1) | MX2016012456A (ru) |
| RU (1) | RU2689612C2 (ru) |
| WO (1) | WO2015145474A2 (ru) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5625178A (en) * | 1994-11-08 | 1997-04-29 | Institut Francais Du Petrole | Process and system using an electromagnetic wave to prevent the formation of hydrates |
| WO1998029369A1 (en) * | 1996-12-26 | 1998-07-09 | Mobil Oil Corporation | Method for recovering gas from hydrates |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5964093A (en) * | 1997-10-14 | 1999-10-12 | Mobil Oil Corporation | Gas hydrate storage reservoir |
| US6307191B1 (en) * | 1999-12-30 | 2001-10-23 | Marathon Oil Compamy | Microwave heating system for gas hydrate removal or inhibition in a hydrocarbon pipeline |
| US20020169345A1 (en) * | 2001-05-11 | 2002-11-14 | Supercritical Combustion Corporation | Methods and systems for extracting gases |
| US20030178195A1 (en) * | 2002-03-20 | 2003-09-25 | Agee Mark A. | Method and system for recovery and conversion of subsurface gas hydrates |
| CA2602384A1 (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-19 | Exxonmobil Upstream Research Company | Recovery of kinetic hydrate inhibitor |
| US20090283257A1 (en) * | 2008-05-18 | 2009-11-19 | Bj Services Company | Radio and microwave treatment of oil wells |
| US8623107B2 (en) * | 2009-02-17 | 2014-01-07 | Mcalister Technologies, Llc | Gas hydrate conversion system for harvesting hydrocarbon hydrate deposits |
| US9248424B2 (en) * | 2011-06-20 | 2016-02-02 | Upendra Wickrema Singhe | Production of methane from abundant hydrate deposits |
| BR102012026743B1 (pt) * | 2012-10-18 | 2019-11-05 | Alis Solucoes Em Engenharia Ltda | ferramenta e método para remoção de hidratos de gás na superfície de equipamentos de exploração e produção submarina de petróleo e gás com auxílio de radiação laser |
-
2015
- 2015-03-19 US US15/128,711 patent/US20180178185A1/en not_active Abandoned
- 2015-03-19 MX MX2016012456A patent/MX2016012456A/es unknown
- 2015-03-19 RU RU2016138402A patent/RU2689612C2/ru active
- 2015-03-19 WO PCT/IT2015/000072 patent/WO2015145474A2/en active Application Filing
- 2015-03-19 EP EP15734241.1A patent/EP3122449B1/en active Active
-
2020
- 2020-02-21 CY CY20201100162T patent/CY1122733T1/el unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5625178A (en) * | 1994-11-08 | 1997-04-29 | Institut Francais Du Petrole | Process and system using an electromagnetic wave to prevent the formation of hydrates |
| WO1998029369A1 (en) * | 1996-12-26 | 1998-07-09 | Mobil Oil Corporation | Method for recovering gas from hydrates |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3122449B1 (en) | 2019-11-27 |
| WO2015145474A2 (en) | 2015-10-01 |
| CY1122733T1 (el) | 2021-03-12 |
| RU2016138402A (ru) | 2018-04-24 |
| EP3122449A2 (en) | 2017-02-01 |
| US20180178185A1 (en) | 2018-06-28 |
| MX2016012456A (es) | 2017-02-28 |
| RU2016138402A3 (ru) | 2019-01-28 |
| WO2015145474A3 (en) | 2015-12-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK176940B1 (da) | Fremgangsmåde og system til transport af en strømning af fluidformige carbonhydrider, der indeholder vand | |
| WO2007019630A1 (en) | Dehydration of a natural gas in an underwater environment | |
| NO343553B1 (no) | Fremgangsmåte og anordning for hemming av parafinavleiring på vegger i oljeledninger | |
| Kondapi et al. | Today's top 30 flow assurance technologies: where do they stand? | |
| CZ2014170A3 (cs) | Způsob krakování a/nebo deemulgace uhlovodíků a/nebo mastných kyselin v emulzích | |
| RU2689612C2 (ru) | Способ предотвращения образования гидратов в текучих средах, содержащих газ или газовый конденсат | |
| AU2018203220B2 (en) | Seawater transportation for utilization in hydrocarbon-related processes | |
| Makwashi et al. | Pipeline gas hydrate formation and treatment: a review | |
| AU2008227248A1 (en) | Method and device for formation and transportation of gas hydrates in hydrocarbon gas and/or condensate pipelines. | |
| US9248424B2 (en) | Production of methane from abundant hydrate deposits | |
| Giavarini et al. | Hydrates seen as a problem for the oil and gas industry | |
| Esaklul et al. | Active heating for flow assurance control in deepwater flowlines | |
| AU2011320622B2 (en) | Hydrate deposit inhibition with surface-chemical combination | |
| EP3601722B1 (en) | Mitigating corrosion of carbon steel tubing and surface scaling deposition in oilfield applications | |
| Qasim et al. | Machine Learning Application in Gas Hydrates | |
| Harooni et al. | Gas Hydrates Investigations of Natural Gas with High Methane Content and Regenerated Mono-Ethylene Glycol | |
| CA2871760C (en) | Production of methane from abundant hydrate deposits | |
| WO2016089375A1 (en) | Production of methane from abundant hydrate deposits | |
| US10718190B2 (en) | Production of methane from abundant hydrate deposits | |
| Valkenier | Challenging Development of Marginal Fields and Reservoirs | |
| ECSMU19042198U (es) | Sistema de inyeccion de fluidos y químicos para fondo de pozo de producción de petroleo, gas, agua, geotermales | |
| BR102014028762A2 (pt) | produção de metano de depósitos de hidrato abundantes | |
| KR20160059160A (ko) | 풍부한 수화물 퇴적물들로부터 메탄의 생산 | |
| Iyowu | Prevention of Hydrates in Pipelines using Hybrid Thermodynamic Inhibitors | |
| Jennings et al. | Paraffin dispersant application for cleaning subsea flow lines in the deep water Gulf of Mexico cottonwood development |