6.5.2. Условия образования газовых гидратов
Основные факторы, определяющие условия образования и стабильного существования газогидратов:
наличие газов и их состав;
фазовое состояние и состав воды;
температура;
давление.
Наличие воды в жидкой фазе возможно, если газ насыщен водяными парами, то есть относительная влажность = 1.
Температура, при которой в газовой смеси может происходить образование капель воды, называется точкой росы.
Если по условиям транспорта температура газа не снижается ниже точки росы, то в таком газопроводе не выпадает капельная влага и, следовательно, нет условий образования гидратов;
Если температура газа ниже точки росы, то будет происходить конденсация воды, и возможно образование гидратов.
Т
Рис.6.16.
Условия образования гидратов для газов
различной относительной плотности.
Каждая кривая – геометрическое место точек росы в зависимости от содержания в газе воды при постоянном давлении. В зоне выше кривой свободная вода имеется, ниже – отсутствует.
Давление, при котором образуются гидраты, будет зависеть от состава газа. Равновесные условия начала образования гидратов для газов разной относительной плотности ориентировочно и быстро можно определить из диаграммы (рис.6.16).
Каждая кривая на графике представляет собой геометрическое место точек начала образования гидратов в зависимости от давления и температуры газа данной относительной плотности. С уменьшением температуры ниже равновесной при P = const или с увеличением давления выше равновесного при T = const количество компонентов газа в газовой фазе гидрата повышается, т.е. в зоне выше каждой кривой гидраты образуются, ниже кривой – отсутствуют.
Из графика следует:
возможность образования гидратов увеличивается с повышением давления и понижением температуры газа.
чем тяжелее газ, тем меньше давление и выше температура, при которых образуются гидраты.
6.5.3. Определение места образования гидратов
Для выявления условий и зоны возможного образования гидратов в конкретном газопроводе необходимо сделать следующее.
1. Построить кривую изменения давления по длине газопровода, пользуясь формулой:
(6.37)
где Рх — давление в любой точке газопровода; Р1 — начальное давление; Р2 — конечное давление; Х — расстояние от начала газопровода до рассматриваемой точки; L — длина газопровода.
2. Построить кривую изменения температуры газа по длине газопровода. Изменение температуры газа в начальной части газопровода, до выравнивания ее с температурой грунта, можно установить по фактическим замерам или по формуле В. Г. Шухова. На всем остальном протяжении газопровода температуру газа в нем условно можно приравнять к температуре грунта или воздуха (при надземной прокладке газопровода).
3. В увязке с изменением давления в газопроводе построить кривую изменения точек росы газа по длине газопровода, пользуясь кривыми, приведенными на рис. 6.15, и известным содержанием влаги в газе.
4. С учетом изменения давления в газопроводе и известного состава газа построить кривую изменения температуры начала образования гидратов по длине газопровода, пользуясь графиками, показанными на рис. 6.16.
П
Рис.6.17. Изменение
условий образования гидратов в
газопроводе.
На участке ОА капельная влага в газопроводе отсутствует, так как температура точки росы газа ниже его температуры. На участке АБ имеется свободная вода, но температура газа выше температуры начала образования гидратов. Следовательно, на участке ОБ гидраты не образуются. На участке БВ имеется вода в жидкой фазе и температура газа ниже температуры начала образования гидратов, поэтому данный участок — зона возможного образования гидратов. От точки В до конца газопровода температура точки росы газа ниже его фактической температуры, поэтому здесь вода из жидкой фазы вновь переходит в паровую, и условия для образования гидратов отсутствуют.