Файл: Макогон, Ю. Ф. Гидраты природных газов.pdf

постоянного давления данным способом не может быть опре­ делено.

Установив экспериментально факт повышения электросопро­ тивления керна при образовании в нем гидрата, использовали это свойство гидрата для контроля параметров начала его образования. Подготовка образца для измерения электросопротивления заклю­ чается в следующем. Экстрагированный образец изолируется от металлической камеры, на его торцы наносится сплав Вуда толщиной

Возможно также использование фотометрического и ультразву­ кового методов контроля процесса начала гидратообразования, однако в данных исследованиях они не использовались.

Экспериментальные исследования проводились при условиях стабилизации контролируемых параметров.

Одновременное использование указанных методов контроля поз­ волило получить не только качественные, но и количественные ха­ рактеристики фазовых соотношений при образовании или разложе­ нии гидратов в пористой среде.

Поскольку скорость снижения температуры заметно влияет на температуру гидратообразования, то было определено влияние ско­ рости охлаждения на условия образования гидратов. Так, для

•133

В данном параграфе дан краткий анализ трех характерных се­ рий экспериментального определения условий образования гидратов в искусственно созданной пористой среде и в натуральных кернах, отобранных из продуктивных газогпдратпых горизонтов Средне-Вп- люйского и Мессояхского месторождений [22, 44].

I. Имеем следующие данные: полный объем камеры Ѵк = 680 см3; полный объем пор Ѵт = 236 см3:

тп Ц - 3 4 .7 % ;

объем пор, занятых водой Vw = 132 см3; влагопасыщенность пор

132

Sw = — = 56 %; эффективная накальная пористость іщ =

Лок)

=^ =15,6 %; эффективный радиус капилляра гэ = 28-10"4 см; паььи

чальное давление в камере 70 кгс/см2; температура 20° С. Фракцион­ ный состав кварцевого песка, используемого в данной серии экспе­ риментов, следующий.

Начальный состав газа, изменение его при образовании гидратов, поведение других параметров, контролируемых прн проведении указанных экспериментов, даны в табл. 18.

Эксперимент проводился при неизменных массах газа и воды в ка­ мере п переменных температуре и давлении. Температура и давление в камере понижались при соответствующем термостатировании с до­ стижением полной стабилизации на заданном режиме. После дости­ жения стабилизации все параметры выдерживались в течение суток, после чего переходили на следующий режим.

Зарождение центров кристаллизации, т. е. процесс начала образо­ вания гидрата в пористой среде требует определенного переохла­ ждения среды в сравнении с температурой образования гидрата при свободном контакте газ — вода. Переохлаждение определяется де­ прессией летучести паров воды в пористой среде. Процесс образова­ ния гидрата в пористой среде с центрами кристаллизации имеет иной характер, чем процесс начала кристаллизации. Характер гидратообразования в этот период зависит от изменения состава флюида, давления, температуры и параметров пористой среды.

Зависимость понижения давления р во времени т при снижении температуры t приведена на рис. 90.

Кривая ABIKLMNO определяет зависимость изменения давления газа в камере при повышении температуры, кривая abcdefgh — без образования гидрата в системе.

135

определяет равновесное давление гидратообразоваиия газа заданного состава в пористой среде. Этому давлению соответствует температура начала образования гидрата в пористой среде.

136

Ступенчатое понижение температуры с заданной временной вы­ держкой приводит к ступенчатому понижению давления со стабилиза­ цией на каждой ступени. Понижение давления соответствует равновес­ ной величине при заданной температуре (при избытке свободной воды). С переходом всей свободной воды в гидратное состояние дальнейшее

снижение температуры сопро­ вождается незначительным (тер­ мическим) понижением давле­ ния.

1.Переход части поровой воды в гидратное состояние сопрово­ ждается уменьшением эффективного радиуса капилляра и снижением упругости паров воды.

2.В гидрат в первую очередь переходят компоненты с более низкой упругостью паров. Происходит обогащение гидрата легко­ образующими компонентами, а свободной газовой фазы — труднообразующими.

Таким образом, если гидрат получается в замкнутом объеме, то каждой температуре соответствует определенное и качественное соотношение газа, находящегося в свободном и гидратном состоянии.

Втабл. 18 и на рис. 91 приведены данные изменения состава газа

всвободном и гидратном состоянии, соответствующие параметрам

4данного эксперимента.

137