Institutt for petroleumsteknologi og anvendt geofysikk - NTNU

GASSHYDRATER
Gasshydrater i petroleum (olje og gass) produksjon og prosessering
• Gasshydrater dannes fra naturgass og vann i væskefase
• Undervannsrørledninger (subsea), p.g.a. nedkjøling (også i varme strøk)
• Vannansamlig vanlig i lavpunkter av rørledninger
• Ved ekspansjon av assosiert og ikke-assosiert gass (ventiler, ekspandere), p.g.a.
trykkfall (Joule-Thomson effekt), Thomson = Lord Kelvin
• Hydrater danner blokkeringer (forhindrer strømning) og plugger (ingen strømning)
Vanndamp i naturgass
• Ikke-assosiert gass i reservoar, mettet med vanndamp
• Også, blanding av olje-gass-vann strømmer i oljebrønner og brønnledninger
• Innhold av vanndamp avhenger trykk og temperatur, samt vannkvalitet og gasskvalitet
• Duggpunkt til vann i naturgass krysses i brønner (nær overflaten, p.g.a. lavere trykk og
kjøling fra formasjonen/overburden) og i undervannsrørledninger
• Diagram som viser vanninnhold til naturgass
• Reservoartrykk og –temperatur på 250 bara og 100 C, naturgass inneholder 5000
mg/Sm3 vanndamp.
• Undervannsledning på 125 bara og 20 C, hydrater dannes (på likevektskurven),
naturgass inneholder 280 mg/Sm3 vanndamp.
• Undervannsledning på 125 bara og 5 C, naturgass inneholder 125 mg/Sm3 vanndamp.
• Vanndamp til vannfase som må inhiberes er derfor (5000-125)=4875 mg/Sm3.
Sammensetning av gasshydrater
• Ikke-polare gasser (f.eks. hydrokarbon gasser) som danner hydrater
• Lette hydrokarboner, dvs. små molekyler, danner hydrater (ren metan, etan, propan og
butan, henholdsvis struktur sI, sI, sII og sH)
• Fysisk binding, ikke kjemisk binding
• Hydrater har flere strukturer, I, II og H
• To typer hullrom, 5 12 og 5 12 6 2 , som kalles små og store hullrom
• Ett gassmolekyl per hullrom (aller mest vanlige)
• Struktur I har 2 små og 6 store hullrom (disse danner enhets-selle)
• Struktur II har 16 små og 8 store hullrom (disse danner enhets-selle)
• Små enhet, 5 12 , har 12 femkanter
• Stor enhet, 5 12 6 2 , har 12 femkanter og 2 sekskanter
• Gasshydrater i olje- og gassproduksjon har utelukkende struktur II (sII)
• Masse vann og masse gass (85% vann, 15% gassblanding)
• Kjemisk formel C_n H_2n+2 · mH_2 O
• Fraksjonering (sammensetning i gassfase og hydratfase ikke den samme)
Likevektskurver (p mot T)
• Kurver for vanlige gasser (ikke blandinger)
• Kurver for naturgass
• Empiriske kurver relatert til relativ tetthet (gassgravitet) samt trykk og temperatur
• Påvirkning av vannegenskapene på kurvene (effekt av salinitet)
• Påvirkning av frostvæske (alkoholer, glykoler)
• Hysys gir likevektskurve til hydrat basert på sammensetning
48