Flow assurance is an engineering control successful and economical flow of hydrocarbon stream from reservoir to the point of sale. Among them, the control of hydrate formation is one of the most critical issues. Natural gas hydrates are crystalline compounds formed by the physical combination of water molecules and small hydrocarbon molecules. Hydrates are easily formed when the hydrocarbon gas contains water at high pressure and relatively low temperature. There are several ways to prevent hydrate plugging. Among them, mono-ethylene glycol (MEG) has been a robust choice for hydrate inhibition. Currently, the industry has been relying on the injection of considerable amount of MEG which is used to be over-estimated based on the worst operation conditions: shut-in pressure, sea water temperature, and maximum water cut. To reduce the operating cost for the injection of large amount of MEG, an under-inhibition system where an insufficient amounts of thermodynamic hydrate inhibitor is present might be possible to avoid hydrate blockage issues.
In this study, the evaluation of under-inhibited system with synergistic effect is carried out to identify the possibility of hydrate blockage formation using simulation study and hydrate kinetics experiments. Virtual field is constructed and required MEG injection rate is calculated. Then, induction time using both of MEG and PVCap (kinetic hydrate inhibitor) is analyzed via experiments. Finally, the residence time and induction time is compared to decide optimized concentration of MEG and PVCap. Additionally, the reducible amounts of MEG and cost saving is calculated based on simulation and experimental results.
유동 안정성 확보 기술은 저류층에서부터 시장까지 배관을 통하여 유체를 안전하고 경제적으로 수송하는 기술을 의미한다. 그 중 하이드레이트를 제어하는 것은 중요한 이슈이다. 천연 가스 하이드레이트는 물과 작은 탄화 수소 분자들의 물리적으로 이루어진 고형 격자물이다. 하이드레이트는 탄화수소 기체가 고압, 저온에서 물을 함유하고 있을 때 쉽게 형성된다. 이러한 하이드레이트 막힘 현상을 방지하는 방법에는 여러 가지가 있다. 그 중 MEG를 사용하는 것이 제일 보편적이다. 현재 산업에서는 shut-in 압력, 해수 온도 그리고 물의 양이 제일 많은 최악의 조건을 기준으로 과량의 MEG를 주입한다. 상당한 양의 MEG가 주입될 때 운영되는 비용을 감소하기 위해 MEG의 양을 줄이는 under-inhibition이라는 시스템이 새로 소개되었다.
본 논문에서는 시뮬레이션과 실험을 동반하여 하이드레이트 막힘 현상에 대비한 시너지 효과를 동반한 under-inhibition에 대해 연구하였다. 가상의 field를 설정하고 필요한 MEG의 양을 계산하였다. 그리고 MEG와 PVCap을 동시에 사용할 때의 induction time은 실험을 통하여 분석하였다. 그리고 체류 시간과 induction time을 비교하여 최적화된 MEG와 PVCap의 농도를 파악하였으며 추가적으로 줄일 수 있는 MEG의 양과 이를 통해 절감할 수 있는 비용을 계산하였다.
