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

Анализ данных табл. 18 и рис. 91 показывает, что при образо­ вании гидрата в замкнутом объеме при постоянной массе исходных продуктов значительно перераспределяются компоненты между сво­ бодной (газовой) н связанной (гндратиой) фазами. Прежде всего в гидрат связываются тяжелые углеводородные компоненты, про­ исходит обогащение свободной газовой фазы компонентами, трудно переходящими в гидрат (для перехода которых в гидрат требуется более значительное охлаждение, чем для исходной смеси).

На рис. 92 приведена осреднеиная зависимость 1 давления и температуры перехода газа в гидрат в пористой среде при изменении состава свободной газовой фазы вследствие образования гидрата при низких начальных давлениях (см. табл. 18). На этом же рисунке дана зависимость 2 давления и температуры начала образования гидрата газа исходного состава при наличии свободного контакта газ — вода. Процесс начала образования гидрата в пористой среде происходит при более низких температурах. В рассматриваемом при­ мере температурная депрессия начала гидратообразования при давлении 64 кгс/см2 составила 4,5° С. Образование гидратов в за­ мкнутом объеме пористой среды с понижением температуры приводит

ее приближению к зависимости образования гидрата метана 3 при условиях свободного контакта газ — вода (см. рис. 92). Обогащение свободного метана азотом и уменьшение эффективного радиуса капилляра пористой среды приводит к дальнейшему понижению температуры образования гидрата, и равиовесиая зависимость обра­ зования гидрата сдвигается левее равновесной кривой зависимости образования гидрата из газа исходного состава 4 н чистого метана.

II. Рассмотрим вторую серию экспериментов.

Характеристика пористой среды,ее начальная водонасыщенпость, состав газа аналогичны данным первой серии. Однако начальное давление в камере составляло 232 кгс/см2, а температура 27° С. Понижение температуры с ее полной стабилизацией осуществлялось в семь ступеней. Температура поддерживалась постоянной до полной стабилизации давления в камере. Результаты изменения параметров состава флюида приведены в табл. 19 и на рис. 93.

Анализируя данные, приведенные в табл. 19 и рис. 93, можно сделать выводы, аналогичные выводам по первой серии экспери­ ментов, а также добавить то, что с возрастанием давления влияние пористой среды на процесс начала образования гидрата снижается, а также то, что больший начальный объем газа приводит к большему обогащению свободного газа трудыообразующнми гидрат компонен­ тами и к более значительному уменьшению эффективного радиуса капилляра пористой среды, что в свою очередь сдвигает более суще­ ственно зависимости образования гидрата влево.

III. Рассмотрим третью серию экспериментов, проведенных с чис­ тым метаном (99,98%). Исходные данные следующие: полный объем

138

мера была заполнена кварцевым песком фракции 0,2 мм; эффектив­

139

поверхностного натяжения па границе газ — вода — гидрат раство­ римость газа в воде, коэффициенты диффузии, снижение упругости паров воды и т. д.

Данная серия экспериментов позволила подтвердить исключи­ тельно важное предположение о переменном влиянии пористой среды на процесс образования гидрата.

В табл. 20 приведены результаты серии экспериментов с метаном. Рассмотрим подробнее результаты экспериментов. На рис. 94

рис. 94).

После зарождения центров кристаллизации влияние пористой среды не сказывается п условия образования гпдратов фактически соответствуют условиям гидратообразоваипя на свободном контакте газ — вода (участок CD на рис. 94). Понижение температуры при­ водит к переходу части свободной поровой воды в связанное гидрат-

Т а б л и ц а 20

Примечание, р—давление газа, кгс/см*; (—температура, °С; Ѵ д —объем гюр, за­ нимаемый газом; Qg—объем свободного газа в камере; Чң—объем связанного в гидрат га­ за; W j -j —количество воды,, перешедшей в гидрат; W g —объем, занимаемый жидкой водой;

Ф—соотношение газ—вода в гидрате.

140

Т а б л и ц а 21

Условия начала процесса образования гидратов природного газа относительной плотности 0,6 в пористой среде

142