Способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси

Изобретение относится к способам определения термобарических параметров (температуры и давления) образования гидратов в многокомпонентной смеси типа нефтяных или природных газов. Оно может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности для предотвращения образования техногенных гидратов или для их получения.

Известен способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси (патент РФ №2625544), включающий определение ее компонентного состава и исходной температуры, а также расчет давления образования гидратов для одного из двух температурных диапазонов, менее или более 273,15 К, включительно, по формулам:

в первом температурном диапазоне

где Р₁ - давление образования гидратов в многокомпонентной смеси в первом температурном диапазоне, Па;

Y_i - мольная доля i-го гидратобразующего компонента в смеси;

n - количество гидратобразующих компонентов;

- давление (Па) начала образования гидрата i-го гидратобразующего компонента в первом температурном диапазоне, которое рассчитывают по зависимости:

где Т₁ - температура многокомпонентной смеси в первом диапазоне, K;

а, b - коэффициенты, определяемые опытным путем;

или во втором температурном диапазоне

где Р₂ - давление образования гидратов в многокомпонентной смеси во втором температурном диапазоне, Па,

- давление (Па) начала образования гидрата i-го гидратобразующего компонента во втором температурном диапазоне, которое рассчитывают по зависимости:

где Т₂ - температура многокомпонентной смеси во втором диапазоне, K;

е - основание натурального логарифма (2,718);

с, d - коэффициенты, определяемые опытным путем.

К недостаткам указанного способа необходимо отнести то, что давление образования гидратов определяют только из компонентов, которые могут формировать гидраты при температурах, попадающих или первый или второй температурные диапазоны. Для смеси из всех компонентов общее давление образования гидратов этим способом определяется неточно.

Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование способа определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси.

Техническим результатом является повышение точности определения давления образования гидратов из всех компонентов, входящих в многокомпонентную смесь.

Технический результат достигается тем, что в способе определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси, включающем определение ее компонентного состава и исходной температуры, а также расчет давления образования гидратов для одного из двух температурных диапазонов, менее или более 273,15 К, включительно, по формулам:

в первом температурном диапазоне

где Р₁ - давление образования гидратов в многокомпонентной смеси в первом температурном диапазоне, Па;

Y_i - мольная доля i-го гидратобразующего компонента в смеси;

n - количество гидратобразующих компонентов;

- давление (Па) начала образования гидрата i-го гидратобразующего компонента в первом температурном диапазоне, которое рассчитывают по зависимости:

где Т₁ - температура многокомпонентной смеси в первом диапазоне, K;

а, b - коэффициенты, определяемые опытным путем;

или во втором температурном диапазоне

где Р₂ - давление образования гидратов в многокомпонентной смеси во втором температурном диапазоне, Па,

- давление (Па) начала образования гидрата i-го гидратобразующего компонента во втором температурном диапазоне, которое рассчитывают по зависимости:

где Т₂ - температура многокомпонентной смеси во втором диапазоне, K;

е - основание натурального логарифма (2,718);

с, d - коэффициенты, определяемые опытным путем,

новым является то, что давление образования гидратов из всех компонентов, входящих в многокомпонентную смесь, определяют как величину, равную расчетному давлению любого температурного диапазона, деленному на число диапазонов:

где Р - общее давление образования гидратов во всей многокомпонентной смеси, Па;

P_j - расчетное давление температурного диапазона, например, Р₁ или Р₂, Па;

m - число диапазонов.

Технический прием, заключающийся в определении давления образования гидратов из всех компонентов, входящих в многокомпонентную смесь, как величины, равной расчетному давлению любого температурного диапазона, деленному на число диапазонов:

где Р - общее давление образования гидратов во всей многокомпонентной смеси, Па;

P_j - расчетное давление температурного диапазона, например, Р₁ или Р₂, Па;

m - число диапазонов, позволяет усреднить значения давления от всех температурных диапазонов и тем самым уточнить величину образования гидратов из всех компонентов, входящих в многокомпонентную смесь.

Авторам не известны определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси подобным образом.

Практическая реализация предлагаемого способа определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси представлена примерами.

ПРИМЕР 1

Имеется многокомпонентная смесь, общий состав которой в мольных долях: метан - 0,57, этан - 0,01, пропан - 0,14, i-бутан - 0,08, пентан - 0,02, гексан - 0,02, гептан - 0,01, диоксид углерода - 0,05, сероводород - 0,05, азот - 0,05.

В смеси содержатся гидратообразующие компоненты, их мольные доли: метан - 0,600, этан - 0,010, пропан - 0,147, i-бутан - 0,084, диоксид углерода - 0,053, сероводород - 0,053, азот - 0,053.

В такой многокомпонентной смеси при исходной температуре 270 К по формуле определяют давление образования гидратов в первом температурном диапазоне (менее 273,15 К) Р₁=1,934 МПа. Общее давление образования гидратов во всей многокомпонентной смеси определяют как где m - число температурных диапазонов, равное 2, Р=0,967 МПа.

ПРИМЕР 2

Имеется многокомпонентная смесь, общий состав которой в мольных долях: метан - 0,940, этан - 0,005, пропан - 0,015, i-бутан - 0,010, диоксид углерода - 0,010, азот - 0,015, аргон - 0,002, криптон - 0,002, ксенон - 0,001.

В смеси содержатся гидратообразующие компоненты, их мольные доли: метан - 0,940, этан - 0,005, пропан - 0,015, i-бутан - 0,010, диоксид углерода - 0,010, азот - 0,015, аргон - 0,002, криптон - 0,002, ксенон - 0,001.

При температуре многокомпонентной смеси 280 К определено давление образования гидратов во втором температурном диапазоне (более 273,15 К) Р₂=5,33 МПа. Общее давление образования гидратов во всей многокомпонентной смеси Р=2,665 МПа.