№84-10
Технологія попередження гідратоутворення в процесах низькотемпературної підготовки газу із застосуванням енергії надвисокочастотного випромінювання
Т.М. Подоляк1, https://orcid.org/0009-0008-5287-0880
В.І. Дмитренко1 https://orcid.org/0000-0002-1678-2575
1Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка», Полтава, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2026, 84:134–148
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/84.134
АНОТАЦІЯ
Мета. Підвищення ефективності використання метанолу в процесах низькотемпературної підготовки газу в умовах гідратоутворення шляхом використання енергії надвисокочастотного випромінювання.
Методика. Аналіз вуглеводневої сировини здійснено фізичними, хімічними та фізико-хімічними методами дослідження. Дослідження вмісту метанолу у технологічних лініях установок низькотемпературної сепарації газу проведено за допомогою симулятора Aspen HYSYS. Потужність електромагнітного випромінювання визначено за допомогою розробленої автором комп’ютерної програми Pipe3. Результати промислового впровадження та економічну ефективність розробленої технології проаналізовано методами обробки та аналізу промислових даних.
Результати. Розроблено технологію використання метанолу в процесах низькотемпературної підготовки газу з використанням енергії надвисокочастотного випромінювання. Обґрунтовано вибір ділянки для облаштування магнетрону між дросельним пристроєм та сепаратором другої ступені. Запропоновано нову конструкцію знімної вставки з магнетроном. Відмінною рисою розробки є створення резонансної зони між дроселем та діафрагмою. Запропоновано облаштування мікрохвильового випромінювача в технологічній схемі установки низькотемпературної сепарації. Визначено методику вибору потужності магнетрона залежно від концентрації гідратів у потоці. Встановлено технічні обмеження використання технології за тиском, діаметром трубопроводів і режимом руху фаз. Наведено результати випробування нової технології використання метанолу в умовах УППГ «Західні Радченки».
Наукова новизна. Встановлені нові апроксимаційні залежності питомих витрат метанолу та електроенергії від добових витрат газу для використання технології НВЧ випромінення в процесах низькотемпературної підготовки газу у визначеному діапазоні витрат газу.
Практична значимість. Запропонована технологія використання метанолу в процесах низькотемпературної підготовки газу з використання енергії надвисокочастотного випромінювання дозволяє забезпечити безгідратний режим роботи установок комплексної підготовки газу, знизити витрати вартісного та токсичного метанолу та екологічне навантаження на довкілля.
Ключові слова: гідратоутворення, метанол, надвисокочастотне електромагнітного випромінення, енергоефективність, підготовка газу, низькотемпературна сепарація, природний газ, математичне моделювання.
Перелік посилань
1. Dmytrenko, V., & Podoliak, T. (2024). Research of methanol content in technological flows of facilities that process gas preparation by low-temperature separation method. Technology Audit and Production Reserves, 6(1 (80)), 46–53. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.318926
2. Воловецький, В. Б., Витязь, О. Ю., & Щирба, О. М. (2010). Попередження відкладання гідратів та збирання рідини під час продування свердловини та шлейфу. Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ, 1(34), 160–164. http://elar.nung.edu.ua/bitstream/123456789/4125/1/986p.pdf
3. Yang, H., Liu, X., Yue, J., & Tang, X. (2021). Analysis of factors affecting microwave heating of natural gas hydrate combined with numerical simulation method. Petroleum, 8(3), 391–402. https://doi.org/10.1016/j.petlm.2021.12.003
4. Bera, A., & Babadagli, T. (2017). Effect of native and injected nano-particles on the efficiency of heavy oil recovery by radio frequency electromagnetic heating. Journal of Petroleum Science and Engineering, 153, 244–256. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2017.03.051
5. Бондаренко, В. І., Сай, К. С., Ганушевич, К. А., & Овчинніков, М. П. (2015). Розробка математичної моделі інтенсифікації процесу гідратоутворення за результатами експериментальних досліджень. Розробка родовищ, 9(1), 259–266. https://rr.nmu.org.ua/pdf/2015/20150906-34.pdf
6. Rojey, A., & Larue, J. (1988). Integrated process for the treatment of a methane-containing wet gas in order to remove water therefrom (U.S. Patent No. 4,775,395). U.S. Patent and Trademark Office. https://patents.google.com/patent/US4775395
7. Дмитренко, В. І., & Подоляк, Т. М. (2024, 12–13 грудня). Технології використання метанолу на установках НТС. В Академічна й університетська наука: результати та перспективи: Збірник наукових праць XVII-ої Міжнародної науково-технічної конференції (с. 319–322). Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка». https://reposit.nupp.edu.ua/files/original/178/18902/8bcff7b30b76c8d3d57f0e2fa0133eb3065979e7.pdf
8. Satenov, K. G., Tkenbayev, S. M., Tashenov, Z. A., & Akhmetov, Z. E. (2024). Processes of methanol regeneration from water-methanol solutions in the oil and gas industry. Kazakhstan Journal for Oil & Gas Industry, 6(1), 99–109. https://doi.org/10.54859/kjogi108691
9. Nielsen, R. B., & Bucklin, R. W. (1983). Why not use methanol for hydrate control? Hydrocarbon Processing, 62(4), 71–78. https://www.osti.gov/biblio/5382028
10. Mukhsaf, M. H., Li, W., & Jani, G. H. (2025). Optimizing methanol injection quantity for gas hydrate inhibition using machine learning models. Applied Sciences, 15(6), 3229. https://doi.org/10.3390/app15063229
11. Khan, S. H., Misra, A. K., Majumder, C. B., & Arora, A. (2020). Hydrate dissociation using microwaves, radio frequency, ultrasonic radiation, and plasma techniques. ChemBioEng Reviews, 7(4), 130–146. https://doi.org/10.1002/cben.202000004.
12. Tang, L. G., Xiao, R., Huang, C., Feng, Z. P., & Fan, S. S. (2005). Experimental Investigation of Production Behavior of Gas Hydrate under Thermal Stimulation in Unconsolidated Sediment. Energy & Fuels, 19(6), 2402–2407. https://doi.org/10.1021/ef050223g
13. Wang, B., Fan, Z., Wang, P., Liu, Y., Zhao, J., & Song, Y. (2020). Numerical analysis of microwave stimulation for enhancing energy recovery from depressurized methane hydrate sediments. Applied Energy, 262, Article 114559. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.114559.
14. Wang, Y., Li, X. S., Guan, P., Fan, S. S., & Chen, J. L. (2024). Study on microwave heating energy supplement technology for gas hydrate reservoir. Energy, 286, Article 129624. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129624
15. Dreus, A. Y., Horbiei, M. S., Dmytrenko, V. I., & Kozii, S. V. (2022). Numerical study of microwave impact on gas hydrate plugs in a pipeline. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (4), 28–34. https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-4/028.
16. Wang, S., Zhu, Y., Bondarenko, V., Dreus, A., Liang, J., & Liu, B. (2021). Design and numerical simulation of a microwave antenna with coaxial slots for preventing secondary formation of gas hydrate. E3S Web of Conferences, 230, 1008. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202123001008
17. Chong, Z. R., Yang, S. H. B., Babu, P., Linga, P., & Li, X. S. (2016). Review of natural gas hydrates as an energy resource: Prospects and challenges. Applied Energy, 162, 1633–1652. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.12.061
18. Davletshina, M. R., Stolpovsky, M. V., Chiglintseva, A. S., & Gimaltdinov, I. K. (2020). Features of decomposition of gas hydrate when exposed to microwave radiation. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 919(6), 62071. https://doi.org/10.1088/1757-899x/919/6/062071
19. Microwave antenna assembly and methods (2018). (Patent WO2018191743A1)
20. Кондрат, О. Р., & Гутак, А. Д. (2015). Енергоефективна модифікація установки низькотемпературної сепарації газу. Нафтогазова галузь України, (5), 26–30. http://elar.nung.edu.ua/bitstream/123456789/317/3/5186p.pdf
21. Подоляк, Т. М., & Дмитренко, В. І. (2026, 18 березня). Удосконалення конструкції пристрою для мікрохвильового запобігання гідратоутворення у промислових газопроводах. В Тези ХVI Всеукраїнської конференції молодих вчених «Молоді вчені 2026 – від теорії до практики» (с. 516–520). НТУ «Дніпровська політехніка». https://drive.google.com/file/d/17uytircluOGv3xILxEk6WOu9QGh0ePMN/view
дата першого надходження статті до видання – 17.01.2026
дата прийняття до друку статті після рецензування – 21.02.2026
дата публікації (оприлюднення) – 30.03.2026