Study of the hydrate formation in a pipeline with insulation coating during gas transfer from the “dome-separator” | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2020. № 67. DOI: 10.17223/19988621/67/13

Study of the hydrate formation in a pipeline with insulation coating during gas transfer from the “dome-separator”

The paper proposes a mathematical model describing the process of the hydrate formation in a vertical pipeline through which the gas is transported from the dome-separator designed to eliminate a technogenic spill of oil from the well at the seabed. If the dome is located in the zone of stable hydrate existence, then hydrate deposits can form within and in the pipeline, which can lead to the pipeline clogging. The influence of the presence of a pipeline insulation coating, which consists of the layers of polyurethane and polyurethane foam, and its thickness on the hydrate formation process in a steel pipeline is studied on the basis of numerical modeling. It is shown that if the gas is derived from the dome located at a depth of 1500 m, the zone of hydrate deposits is formed at the inlet of the pipeline without insulation (in the dome-separator vicinity). When the thermal insulation of the pipeline is used, it leads to an upward shift of the hydrate formation conditions. As a result, depending on the thickness of the insulation coating, the zone of hydrate deposits is formed near the outlet of the pipeline (in the ocean surface vicinity) or no hydrates are formed in the pipe. It is also shown that the motion of the seawater around the pipeline has almost no effect on the process of hydrate formation within the pipe.

Download file

Counter downloads: 96

Keywords

hydrocarbon leak, “dome-separator”, gas flow, gas hydrate formation, heat transfer

Authors

Name	Organization	E-mail
Chiglintseva Angelina S.	Ufa State Petroleum Technological University	changelina@rambler.ru
Nasyrov Azat A.	Bashkir State University	nasaza@mail.ru
Chiglintsev Igor’ A.	Bashkir State University	schnik@mail.ru
Lepikhin Sergey A.	Industrial University of Tyumen	sg81@bk.ru
Koledin Viktor V.	South Ural State University	vikoled@mail.ru

Всего: 5

References

Гиматудинов Ш.К. Физика нефтяного и газового пласта. М.: Недра, 1971. 312 с.

Бык С.Ш., Макогон Ю.Ф., Фомина В.И. Газовые гидраты. М.: Химия. 1980. 296 с.

Шагапов В.Ш., Чиглинцева А.С., Сыртланов В.Р. О возможности вымывания газа из газогидратного массива посредством циркуляции теплой воды // Прикладная механика и техническая физика. 2009. Т. 50. № 4. С. 100-111. DOI: 10.1007/s10808-009-0084-0.

Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат. 1979. 416 с.

Шагапов В.Ш., Уразов Р.Р. Характеристики газопровода при наличии гидратоотложений // Теплофизика высоких температур. 2004. Т. 42. № 3. С. 461-468.

Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. М.: Госэнергоиздат. 1958. 417 с.

Шагапов В.Ш., Мусакаев Н.Г., Уразов Р.Р. Математическая модель течения природного газа в трубопроводах с учетом диссоциации газогидратов // Инженерно-физический журнал. 2008. Т. 81. № 2. С.271-279. DOI: 10.1007/s10891-008-0036-1.

Гужов А.И., Титов В.Г., Медведев В.Ф., Васильев В.А. Сбор, транспорт и хранение природных углеводородных газов. М.: Недра. 1978. 401 с.

Шагапов В.Ш., Тазетдинов Б.И., Нурисламов О.Р. К теории образования и разложения газогидратных частиц в процессе их всплытия в воде // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2013. № 6(26). С. 106-113.

Вараксин А.Ю. Гидрогазодинамика и теплофизика двухфазных потоков: проблемы и достижения (обзор) // Теплофизика высоких температур. 2013. Т. 51. № 3. С. 421-455.

Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1. М.: Наука, 1987. 464 с.

Бекиров Т.М., Шаталов А.Т. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. М.: Недра, 1986. 261 с.

Билюшов В.М. Математическая модель образования гидратов при течении влажного газа в трубах // Инженерно-физический журнал. 1984. Т. 46. № 1. С. 57-64.

Бондарев Э.А., Габышева Л.Н., Каниболотский М.А. Моделирование образования гидратов при движении газа в трубах // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1982. № 5. С. 105-112.

Истомин В.А. Фазовые равновесия и физико-химические свойства газовых гидратов. М.: Изд-во ГГК «Газпром», 1992. 41 с.

Шайдаков В.В., Сухоносов А.Л., Людвиницкая А.Р., Джафаров Р.Д., Драган Ф.В. Математическая модель процесса гидратообразования в трубопроводе малого диаметра в квазистатическом приближении // Экспозиция. Нефть. Газ. Научно-технический журнал. Набережные Челны. 2015. № 4. С. 34-37. URL: https://rucont.ru/efd/532702.

Chiglintsev I.A., Nasyrov A.A. Modeling of the process of filling a dome separator with the decomposition of a gas hydrate formed during the mounting of the installation // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2016. V. 89. Iss. 4. P. 854-863. DOI: 10.1007/ s10891-016-1446-0

Насыров А.А., Чиглинцев И.А., Лепихин С.А. К вопросу разложения газогидрата в куполе-сепараторе, предназначенном для отбора выбросов углеводородов в шельфовой зоне // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. 2019. Т. 9. № 1. С. 35-41.

Уразов Р.Р., Чиглинцев И.А., Насыров А.А. Влияние толщины стенки отводящей трубки на гидратообразование при отборе газа из «купола - сепаратора» // Вестник Башкирского университета. 2017. Т. 22. № 2. С. 330-335.

Насыров А.А. Моделирование процесса наполнения «купола-сепаратора», предназначенного для ликвидации нефтегазовых выбросов в зоне морского дна // Вестник Кемеровского государственного университета. 2015. T. 1. № 2(62). С. 41-45. https://doi.org/ 10.21603/2078-8975-2015-2-141.

Гималтдинов И.К., Кильдибаева С.Р. К теории начального этапа накопления нефти в куполе-сепараторе // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Т. 22. № 3. С. 401-406. DOI: 10.1134/S0869864315030130.

Chen F.H., Yapa P.D. A model for simulating deep water oil and gas blowouts -Part II: Comparison of numerical simulations with “Deepspill” field experiments // Journal of Hydraulic Research. 2003. V. 41. No. 4. P. 353-365. https://doi.org/10.1080/ 00221680309499981.

Yapa P.D., Dasanavaka L.K., Bandara U.C., Nakata K. A model to simulate the transport and fate of gas and hydrates released in deepwater // Journal of Hydraulic Research. 2010. V. 48. No. 5. P. 559-572. https://doi.org/10.1080/00221686.2010.507010.

Гималтдинов И.К., Кильдибаева С.Р. Модель затопленной струи с учетом двух предельных схем гидратообразования // Теплофизика и аэромеханика. 2018. Т. 25. № 1. С. 79-88.

Жуков А.В., Звонарев М.И., Жукова Ю.А. Способ добычи газа из глубоководных месторождений газогидратов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013. № 10. Ч. 1. С. 16-20. URL: https://applied-research.ru/ru/article/ view?id = 4042 (дата обращения: 04.05.2020).

Zheng L., Yapa P.D., Chen F. A model for simulating deepwater oil and gas blowouts -Part I: Theory and model formulation // Journal of Hydraulic Research. 2002. V. 41. No. 4. P. 339-351. https://doi.org/10.1080/00221680309499980.

Murawski S., Ainsworth C., Gilbert S., Hollander D., Paris C., Schlueter M., Wetzel D. (Eds.) Scenarios and Responses to Future Deep Oil Spills Fighting the Next War: Fighting the Next War. Springer International Publishing. 2020. 542 p. DOI: 10.1007/978-3-030-12963-7.

Иванов А.Ю., Терлеева Н.В. Нефтяной разлив в Мексиканском заливе - вклад дистанционного зондирования в мониторинг чрезвычайной ситуации // Земля из космоса: наиболее эффективные решения. 2011. № 8. С. 72-79.

Григулецкий В.Г. Краткий технологический анализ аварии на скважине МС-2Б2 в Мексиканском заливе // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2011. № 6. С. 2-11.

Богоявленский В.И., Баринов П.С., Богоявленский И.В. Катастрофа в Мексиканском заливе на месторождении Ixtoc комплекса Cantarell // Бурение и нефть. 2018. № 1. С. 3-13.