Моделирование образования и диссоциации гидратов при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений

Газовые гидраты (в дальнейшем просто гидраты) – твердые кристаллические соединения, образующиеся при определенных термобарических условиях из газов и воды (парообразной, жидкой и твердой фаз). По структуре они являются клатратами, в водных кристаллических решетках которых находятся молекулы газа. Гидраты относят к классу веществ, не являющихся химическими соединениями. История изучения образования и диссоциации гидратов насчитывает более 230 лет.
В нефтяной и газовой промышленности гидраты в основном являются негативным фактором. Гидратообразование в призабойной зоне, стволах скважин осложняют добычу углеводородов, уменьшая дебиты. В системах сбора нефти и газа гидраты при определенных термобарических условиях отлагаются на стенках трубопроводов и повышают их гидравлические сопротивления, тем самым увеличивая энергетические затраты. Присутствие гидратов в потоках извлекаемого из недр флюида повышает износ сборных коллекторов, уменьшая их ресурс. В системах промысловой подготовки углеводородов (в теплообменном оборудовании, сепараторах, дросселирующих устройствах, эжекторах) гидратоотложение ухудшает технологические процессы. Образование гидратов в машинах и агрегатах (компрессорных, детандерных) систем сбора и подготовки приводит к авариям. В трубопроводном транспорте газа их отложение уменьшает эффективность его работы.
Однако гидраты не только негативный фактор, затрудняющий добычу, сбор, подготовку и трубопроводный транспорт углеводородов – они являются природным ресурсом. Природные гидраты являются одной из форм существования газа в недрах. Запасы природного газа в гидратном состоянии оцениваются порядка 2·1016 м3 . На долю России приходится 1014 – 1015 м3. Они являются перспективным источником углеводородного газа. <...>