Calculation of the required methanol consumption during the flow of wet hydrocarbon gas in a horizontal pipeline

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

One of the main problems that have to be solved during the development of hydrocarbon deposits is the formation of gas hydrates in pipelines. In this regard, the article presents a preventive method to struggle against the formation of gas hydrate deposits on the pipes inner walls associated with the supply of a hydrate formation inhibitor to the gas stream. The research was conducted on the basis of a mathematical model of the wet hydrocarbon gas flow in a horizontal pipeline. The research object is to determine the minimum required consumption of methanol, in which there is no formation of gas hydrate deposits on the channel inner walls. The practical significance of this study is that it is aimed at reducing the risks associated with the formation of gas hydrates in pipelines. The numerical implementation of a mathematical model of natural gas flow in a horizontal channel is based on a sequential solution of a system of four differential equations by the Runge-Kutta method of 4 orders of accuracy, followed by a search for sequential approximations of the minimum inhibitor flow rate, in which the "gas + water ↔ gas hydrate phase" transition process does not occur on the inner surface of the channel. The article presents a calculation of the proportion of a hydrate formation inhibitor in the liquid phase by solving a cubic equation using the Cardano method. Based on the computational experiments results, graphs were constructed and interpreted of the dependencies of the minimum inhibitor consumption on the soil temperature, inlet gas pressure, total water concentration in the gas flow, initial gas temperature and total gas flow rate.

About the authors

N. G. Musakaev

Tyumen Branch of Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics of SB RAS; Industrial University of Tyumen

M. P. Galchanskii

Industrial University of Tyumen

Email: galchanskiyy_mihail@rambler.ru

References

  1. Истомин, В. А. Газовые гидраты в природных условиях / В. А. Истомин, В. С. Якушев. – Москва : Недра, 1992. – 235 с. – Текст : непосредственный.
  2. Истомин, В. А. Предупреждение и ликвидация газовых гидратов в системах добычи газа / В. А. Истомин, В. Г. Квон. – Москва : Газпром, 2004. – 506 с. – Текст : непосредственный.
  3. Sloan, E. D. Jr. Clathrate Hydrates of Natural Gases / E. D. Sloan Jr, C. A. Koh. – Direct Text. – USA : CRC Press, 2007. – 752 p. – doi: 10.1201/9781420008494
  4. Макогон, Ю. Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образования и использование / Ю. Ф. Макогон. – Москва : Недра, 1985. – 232 с. – Текст : непосредственный.
  5. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России = Gathering and conditioning of gas on the northern gas fields of Russia / А. И. Гриценко, В. А. Истомин, А. Н. Кульков, Р. С. Сулейманов. – Москва : Недра, 1999. – 473 с. – Текст : непосредственный.
  6. Бондарев, Э. А. Моделирование образования гидратов в газовых скважинах при их тепловом взаимодействии с горными породами / Э. А. Бондарев, И. И. Рожин, К. К. Аргунова. – Текст : непосредственный // Инженернофизический журнал. – 2014. – Т. 87, № 4. – С. 871–878.
  7. Mitigating Hydrate Formation in Onshore Gas Wells : A Case Study on Optimization Techniques and Prevention / M. Ješić, B. Martinović, S. Stančić. – doi: 10.5937/podrad2343043J. – Direct text // Podzemni radovi. – 2023. – Issue 43. – P. 43–70.
  8. Challenges and advantages of using environmentally friendly kinetic gas hydrate inhibitors for flow assurance application : A comprehensive review / A. Farhadian, A. Shadloo, X. Zhao. – doi: 10.1016/j.fuel.2022.127055. – Direct text // Fuel. – 2023. – Vol. 336. – C. 127055.
  9. Нигматулин, Р. И. Динамика многофазных сред :. Ч. 1 / Р. И. Нигматулин. Ч. 1. – Москва : Наука, 1987. – 464 с. – Текст : непосредственный.
  10. Prediction Model and Risk Analysis of Hydrate Deposition and Blockage in Reduced-Diameter Pipelines // J. Pei, Zh. Wang, J. Zhang. – doi: 10.1016/j.fuel.2022.127071. – Direct text // Fuel. – 2023. – Vol. 337. – C. 127071.
  11. Бондарев, Э. А. Обобщение алгоритма определения расхода по замерам давления в системах добычи и транспортировки газа / Э. А. Бондарев, И. И. Рожин, К. К. Аргунова. – doi: 10.15372/PMTF20170511. – Текст : непосредственный // Прикладная механика и техническая физика. – 2017. – Т. 58, № 5 (345). – С. 111–120.
  12. Sloan, E. D. Jr. Fundamental principles and applications of natural gas hydrates / E. D. Sloan Jr. – Direct text // Nature. – 2003. – Vol. 426, Issue 6964. – P. 353–363.
  13. Мусакаев, Н. Г. Превентивные методы борьбы с гидратообразованием в трубопроводах / Н. Г. Мусакаев, Р. Р. Уразов. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2006. – № 1 (55). – С. 50–56.
  14. Ahmed, T. Advanced reservoir engineering / T. Ahmed, P. D. McKinney. – doi: 10.1016/B978-0-7506-7733-2.X5000-X. – Direct text. – USA : Gulf Professional Publishing, 2005. – 407 p.
  15. Шагапов, В. Ш. Динамика образования и разложения гидратов в системах добычи, транспортировки и хранения газа / В. Ш. Шагапов, Н. Г. Мусакаев. – Москва : Наука, 2016. – 240 с. – Текст : непосредственный.
  16. Experimental study and modeling of the kinetics of gas hydrate formation for acetylene, ethylene, propane and propylene in the presence and absence of SDS / H. Hashemi, S. Babaee, K. Tumba. – doi: 10.1080/10916466.2018.1531024. – Direct text // Petroleum Science and Technology. – 2019. – Vol. 37, Issue 5. – P. 506–512.
  17. Колчин, А. В. Совершенствование технологии применения метанола в системах добычи и магистральном транспорте газа: : специальность 25.00.17 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» ; специальность 25.00.19 «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Колчин Александр Владимирович ; Уфимский государственный нефтяной технический университет. – Уфа, 2019. – 148 с. – Текст : непосредственный.
  18. Термогидродинамика систем добычи и транспорта газа / Э. А. Бондарев, В. И. Васильев, А. Ф. Воеводин. – Новосибирск : Наука, 1988. – 270 с. – Текст : непосредственный.
  19. Бык, С. Ш. Газовые гидраты / С. Ш. Бык, Ю. Ф. Макогон, В. И. Фомина ; под ред. С. Ш. Быка. – Москва : Химия, 1980. – 296 с. – Текст : непосредственный.
  20. Латонов, В. В. Расчет коэффициента сжимаемости природного газа / В. В. Латонов, Г. Р. Гуревич. – Текст : непосредственный // Газовая промышленность. – 1969. – № 2. – C. 7–9.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».