186511. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szénhidrogéneket szállító vezetékekben levő földgázhidrát, jég, elemi kén vagy paraffin olvasztására
1 186 51 2 A találmány tárgya eljárás szénhidrogéneket szállító vezetékekben lévő földgázhidrát, jég, elemi kén vagy paraffin olvasztására, különösen a földgázkútban, a termelt földgázt a gázelőkészítő üzembe szállító vezetékben, a földgázüzemből a gazolint a feldolgozó üzembe szállító vezetékben leváló szilárd anyagok megolvasztására, vagy lerakódásának megakadályozására, A földgáztermelés egyik leggyakoribb veszélyforrását a földgázhidrát képződés és lerakódás okozza. A földgázhidrát kristályos vegyület, melynek vízrácsában metán, etán, propán, izo-bután, szén-(IV)dioxid van. Teljes kapacitású termelés során a földgázkutak hőmérséklete általában meghaladja a földgázhidrát képződés hőmérsékletét, de csökkent intenzitású termelés esetén, illetve üzemszünetkor a gáz lehűl és földgázhidrát keletkezik, amely elzárja az áramlás útját. A mai műszaki gyakorlat szerint a földgázkutakat általában állandóan termeltetik, hogy azok hőmérsékletét a hidrátképződési hőmérséklet felett tartsák, gyakran még akkor is, ha a termelt gázt lefáklyázzák, azaz gázíaklyaként elégetik. E műveletnél kihasználják a földgázhidrát azon tulajdonságát is, hogy a nyomáscsökkenésre bomlik. Ezt az úgynevezett melegre fúvatást olykor órákig végzik. Ez a művelet rendkívül költséges, mert óriási gázveszteséggel jár, ugyanakkor balesetveszélyes is, mert a jégdugó vagy a földgázhidrát olvadásakor a csővezetékben nagy sebességű áramlás jön létre. Az ívekbe, szerelvényekbe ütköző jég vagy hidrátdugó törést, repedést, gázömlést okozhat. Vannak olyan gáztermelő területek, ahol a kút környezetének melegítése megengedhetetlen, mert az örökké fagyott talajra támaszkodó kútszerkezet a jég olvadásakor elsüllyed. A földgáziparban leginkább elterjedt eljárás szerint metiialkoholt vagy etilénglikolt szivattyúznak a gázáramba, mely elbontja a földgázhídrátot. Ennek a megoldásnak hátránya, hogy a metilalkohollal szennyezett víz mérgező, azt felszíni vízbe engedni nem szabad, ezért ezt a módszert csak ott alkalmazzák, ahol a szennyvizet visszanyomják a tárolóba, avagy a felhígult metiialkoholt a gázból leválasztják és desztillálják. A metanol tetemes része azonban a gázfázist telíti és elvész. Jég vagy földgázhidrát képződés fennakadásokat okoz a nyers-gazolin szállításában és feldolgozásában is. Itt a földgázkondenzátumban (gazolinban) lévő víz koncentrációja rendszerint ezredrész nagyságrendű, mégis a mélypontokban összegyűlő, megfagyó víz üzemzavarokat okoz. Az úgynevezett savanyú gázt termelő kutakban elemi kén, vagy alifás szulfidok (diszulfidok) rakódnak le a termelő vezetékek falára. A lerakódást a gyűrűs téren keresztül benyomott oldószerek segítségével akadályozzák meg. A megoldás hátránya, hogy az oldat regenerálásakor rendkívül korrozív közeg keletkezik, melynek ellenálló berendezések költségesek. Az alacsony hőmérsékletű gazolinkinyerő üzemekben kiváló paraffin a hűtőket eltörni. A paraffinképződés sok üzemben korlátozza a hűtés mértékét, és így a gazolin és propán-bután kinyerést. Történtek már - megfelelő eredményre nem vezető - kísérletek nagyfrekvenciás erőtér alkalmazására is. A jelen találmány célja olyan eljárás kialakítása a kén-, paraffin-, földgázhidrát, illetve jégkiválás megakadályozására, illetve megszüntetésére, amely az ismert eljárásoknál hatékonyabb és alkalmazása a szerkezetek roncsolódásának veszélyével, illetve vegyi környezetszennyezéssel nem jár. A fenti cél elérésével kialakított eljárás az ismerteknél szélesebb körben alkalmazható. A kitűzött cél elérése érdekében megoldandó feladat a gázvezetékben olyan hőmérsékietviszonvok biztosítása, hogy kiválások ne jöjjenek létre, illetve a már létrejött kiválások hatékonyan megszüntethetek legyenek. A találmány tehát eljárás foldgázkutakban, kútfejszerelvényekben, termelővezetékben, gazolinvezetékben lévő földgázhidrát, jég, elemi kén vagy paraffin megolvasztására, vagy a szénhidrogéneket szállító vezetékben lévő jég vagy szénhidrátképződés megakadályozására, valamint a vezetékek falán lévő paraffin és elemi kén megolvasztására, melynek meghatározója, hogy 0,8-8. GHz frekvenciájú mikrohullámú energiát közlünk a vezetékben áramló anyaggal oly módon, hogy a vezetéken kialakított ablakon át mikrohullámú energiát sugárzunk a vezetékbe és azt TM01, vagyTE01, vgyTE,, módusú hullámok formájában továbbítjuk a megolvasztandó anyaghoz, illetve azzai elnyeletjük és az energia továbbítására a szénhidrogéneket szállító csővezetékeket használjuk. Az előnyös kivitel szerint a földgázból a mikrohullámú besugárzás előtt a vizet-célszerűen önmagában ismert módon - leválasztjuk. A találmány azzai az előnnyel jár, hogy a csővezeték gázzal érintkező falfelületének hőmérsékletét emelhetjük, ezáltal visszaszorítjuk a szén-(IV)dioxid oldódását és disszociációját, a vaskarbonát képződését, csökkentjük a korrózió mértékét és megakadályozzuk a gáz áramlását gátló tényezők kialakulását. A továbbiakban a találmányt részleteiben is ismertetjük gyakorlati tapasztalatok alapján. Ismeretes, hogy a mikrohullámú sávba eső térben terjedő elektromágneses hullámok elnyelődése a szóban forgó'anyagok közt minőségileg különböző A dielektromos elnyelődés a vízben, a földgázhidráiban és a csővezeték belső falán lerakodott korróziótermékben - vaskarbonátban, vasszulfidban és az elemi kénben, vagy a kristályos paraffinban - nagyságrendekkel nagyobb, mint a gáznemü vagy folyékony szénhidrogénben1. (A földgáz dielektromos vesztesége gyakorlatilag nulla. Ezért igen kis energia felhasználásával a csőfallal érintkező teret az olvadáspontnál magasabb hőmérsékleten tarthatjuk.) Az időben változó elektromágneses energia szállítására magát a gáz- vagy folyadékvezetéket használjuk, azokat hengeres csőtápvonalként, hullámvezetőként alkalmazva. A találmány lényege az a felismerés, hogy a földgázvezetékekben lévő hidrátok, elemi kén és paraf5 10 15 20 25 30 35 ..0 45 50 55 00 2
