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天然气组分对水合物形成温度的影响研究

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天然气 组分 水合物 形成 温度 影响 研究
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© 1994   欣 1   李   瑜 1   高   雷 2   张   琳 1(11中 国 石 油 工 程 设 计 有 限 责 任 公 司 西 南 分 公 司   21四 川 科 宏 石 油 天 然 气 工 程 有 限 公 司 输 气 分 公 司 )摘   要   天 然 气 的 水 合 物 形 成 温 度 不 仅 和 压 力 有 关 ,而 且 不 同 组 分 的 天 然 气 在 等 压 下 形 成 水 合 物 的 温 度 也 不同 ,因 此 有 必 要 对 天 然 气 中 各 主 要 组 分 与 水 合 物 形 成 温 度 之 间 的 关 系 进 行 研 究 ,有 效 地 确 定 水 合 物 抑 制 剂 的 用 量 ,有 利 于 水 合 物 的 防 治 工 作 。 文 章 研 究 了 乙 烷 、 丙 烷 、 丁 烷 和 戊 烷 与 天 然 气 水 合 物 形 成 温 度 的 关 系 ,得 到 了 丙 烷 和 丁烷 对 水 合 物 的 影 响 最 大 ,而 乙 烷 和 戊 烷 对 水 合 物 的 影 响 较 小 的 结 论 ,从 而 为 根 据 天 然 气 不 同 的 气 质 组 分 进 行 水 合物 的 防 治 提 供 了 科 学 的 依 据 。关 键 词   天 然 气   组 分   水 合 物   压 力   温 度0  引 言天 然 气 水 合 物 的 防 治 是 气 田 集 输 工 艺 中 一 项重 要 任 务 ,而 有 效 进 行 防 治 的 前 提 就 是 要 正 确 预 测水 合 物 的 形 成 温 度 。 但 是 ,在 实 际 生 产 过 程 中 我 们发 现 ,无 论 哪 种 经 验 公 式 都 有 其 自 身 的 适 用 范 围 和限 制 条 件 ,比 如 含 硫 量 。 由 此 可 以 看 出 ,天 然 气 水合 物 的 形 成 温 度 与 天 然 气 的 组 分 密 切 相 关 。 因 此 ,本 文 拟 研 究 乙 烷 、 丙 烷 、 丁 烷 和 戊 烷 等 天 然 气 主 要组 分 对 天 然 气 水 合 物 形 成 温 度 的 影 响 。1  基 础 数 据表 1给 出 了 我 国 几 个 油 田 的 伴 生 气 的 组 分 。从 表 1中 可 以 看 出 ,胜 利 油 田 和 大 庆 油 田 的 天 然 气组 分 大 致 相 同 ,而 中 原 油 田 和 吐 哈 油 田 的 天 然 气 组分 基 本 一 致 。 本 文 采 用 著 名 的 化 工 模 拟 软 件 计 算 。 是 世 界 著 名 油 气 加工 模 拟 软 件 工 程 公 司 开 发 的 大 型 专 家 系 统 软 件 。该 软 件 分 动 态 和 稳 态 两 大 部 分 ,可 用 于 油 气 田 地 面工 程 建 设 设 计 和 石 化 炼 制 及 天 然 气 净 化 工 程 设 计计 算 分 析 ,其 中 动 态 部 分 可 用 于 指 挥 油 气 生 产 和 储运 系 统 的 运 行 。 该 软 件 可 以 解 决 天 然 气 水 化 物 的预 测 问 题 ,适 用 于 各 种 天 然 气 组 分 ,对 于 多 相 流 该软 件 也 能 进 行 良 好 的 模 拟 计 算 。在 本 文 的 计 算 中 ,由 于 各 气 样 不 含 (或 含量 极 少 ) ,且 本 文 研 究 重 点 是 天 然 气 中 不 同 烃 类 组分 对 水 合 物 温 度 的 影 响 ,因 此 暂 不 考 虑 和 分 的 影 响 ,模 拟 过 程 中 也 不 对 其 变 化 对 水 合 物温 度 的 影 响 进 行 研 究 。通 过 计 算 得 到 表 1中 4种 组 分 不 同 的 天 然 气在 20020℃ 时 的 水 合 物 形 成 温 度 分 别 为 : 、 - 2012151℃ 、 - 2912077℃ 和 。 因 此 ,组 分 不 同 水 合 物 形 成 的 温 度 就有 所 不 同 。 为 了 弄 清 在 一 定 条 件 下 天 然 气 组 分 与水 合 物 形 成 温 度 的 关 系 ,下 面 以 胜 利 油 田 伴 生 气 为例 进 行 计 算 。表 1伴 生 气 样 品 组 分油 田 名 称 甲 烷 乙 烷 丙 烷 异 丁 烷 正 丁 烷 异 戊 烷 正 戊 烷 7 + 2 胜 利 油 田 87175 3178 3174 0181 2131 0182 0165 0106 0103 0153 0102 油 田 (1) 75130 10117 6118 1145 2160 0198 0175 0165 0151 0134 0143 010003大 庆 油 田 (萨 中 ) 85188 3134 4154 0167 1199 0135 0181 0136 0116 0190 1100 油 田 (温 米 ) 76112 9128 6177 2182 1165 0184 0130 0122 0107 0126 1159 简 介   苏 欣 ,男 , 1982年 生 ,四 川 南 充 人 ,硕 士 ,助 理 工 程 师 ; 2007年 毕 业 于 西 南 石 油 大 学 油 气 储 运 专 业 ,现 在 中 国 石 油 工 程 设 计 西 南分 公 司 从 事 油 气 田 地 面 工 程 设 计 工 作 。 地 址 : ( 610017)四 川 省 成 都 市 小 关 庙 后 街 25号 中 油 工 程 设 计 西 南 分 公 司 储 运 室 。 电 话 : ( 028 )86014120。 E - 2616·储 运 与 化 工                             天 然 气 勘 探 与 开 发                           2008年 3月 出 版  © 1994   天 然 气 组 分 与 水 合 物 形 成 温 度 关 系211  乙 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 的 关 系为 了 研 究 乙 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 的 关 系 ,现 只 改 变 乙 烷 的 含 量 (甲 烷 含 量 随 之 略 有 改 变 ,忽略 ) ,其 它 成 分 保 持 不 变 ,压 力 仍 然 为 200 度20℃ 。 计 算 结 果 见 图 1。图 1  乙 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 关 系 图从 图 1可 以 看 出 ,在 条 件 一 定 的 情 况 下 ,随 着 乙烷 含 量 的 增 加 ,水 合 物 形 成 的 温 度 逐 渐 降 低 ,但 是 降低 的 程 度 很 小 ,基 本 上 可 以 忽 略 。 因 此 ,乙 烷 的 含 量对 水 合 物 形 成 温 度 的 影 响 几 乎 可 以 忽 略 。212  丙 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 的 关 系按 照 上 述 方 法 ,得 到 丙 烷 与 水 合 物 形 成 温 度 的关 系 见 图 2。图 2  丙 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 关 系 图从 图 2可 以 看 出 ,在 条 件 一 定 的 情 况 下 ,随 着 丙烷 含 量 的 增 加 ,水 合 物 形 成 温 度 明 显 升 高 ,但 是 升 高的 程 度 有 所 减 缓 。 当 丙 烷 含 量 从 3172%增 加 到415%时 ,每 增 加 1 合 物 温 度 升 高 11676℃ ;当 丙 烷 含 量 从 415%增 加 到 810%的 时 候 ,每 增 加1;水 合 物 温 度 升 高 为 113℃ ;当 丙 烷 含 量 从810%增 加 到 15%的 时 候 ,每 增 加 1,水 合 物 温度 升 高 的 幅 度 为 018℃ 。 因 此 ,随 着 丙 烷 含 量 的 增加 ,水 合 物 形 成 温 度 增 加 的 趋 势 逐 渐 变 缓 ,但 丙 烷 含量 对 于 水 合 物 形 成 温 度 的 影 响 明 显 大 于 乙 烷 。213  丁 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 的 关 系按 照 上 述 方 法 ,得 到 丁 烷 与 水 合 物 形 成 温 度 的关 系 见 图 3。图 3  丁 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 关 系 图从 图 3可 以 看 出 ,丁 烷 对 水 合 物 形 成 温 度 的 影响 和 丙 烷 基 本 一 致 ,随 着 丁 烷 含 量 的 增 加 ,水 合 物 形成 温 度 明 显 升 高 ,但 是 升 高 的 程 度 逐 渐 减 缓 。 当 丁烷 含 量 从 3172%增 加 到 415%的 时 候 , 每 增 加1,水 合 物 温 度 升 高 11278℃ ,当 丁 烷 含 量 从415%增 加 到 810%的 时 候 ,每 增 加 1 合 物 温度 升 高 1109℃ ,当 丁 烷 含 量 从 810%增 加 到 15%的时 候 ,每 增 加 1,水 合 物 温 度 升 高 的 01712℃ 。214  戊 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 关 系按 照 上 述 方 法 ,得 到 戊 烷 与 水 合 物 形 成 温 度 的关 系 见 图 4。图 4  戊 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 关 系 图从 图 4可 以 看 出 ,戊 烷 对 水 合 物 形 成 温 度 的 影响 与 乙 烷 基 本 一 致 。 随 着 戊 烷 含 量 的 增 加 ,水 合 物形 成 温 度 有 降 低 的 趋 势 ,但 是 趋 势 很 不 明 显 ,因 此 ,戊 烷 对 于 水 合 物 形 成 温 度 的 影 响 也 可 以 忽 略 。从 图 1~ 图 4可 以 看 出 :丙 烷 对 于 天 然 气 水 合物 形 成 温 度 的 影 响 最 为 明 显 ,丁 烷 次 之 ,乙 烷 和 戊 烷对 天 然 气 水 合 物 形 成 温 度 的 影 响 最 小 。3  压 力 与 水 合 物 形 成 温 度 的 关 系上 述 天 然 气 组 分 影 响 是 在 一 定 压 力 下 进 行 研 究的 ,那 么 如 果 改 变 压 力 ,天 然 气 组 分 对 水 合 物 形 成 温·56·第 31卷   第 1期                             天 然 气 勘 探 与 开 发                           储 运 与 化 工© 1994 ,分 别 考 虑 压力 为 50 到 的 结 果 如 图 5~ 图 8。从 图 5~ 图 8可 以 看 出 ,随 着 压 力 的 增 加 ,天 然气 组 分 对 于 水 合 物 形 成 温 度 的 影 响 越 来 越 小 ,即 使图 5  不 同 压 力 下 乙 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 的 关 系图 6  不 同 压 力 下 丙 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 的 关 系图 7  不 同 压 力 下 丁 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 的 关 系图 8  不 同 压 力 下 戊 烷 含 量 与 水 合 物 形 成 温 度 的 关 系是 丙 烷 在 5 10 时 候 当 其 含 量 由3172 加 到 15 时 候 ,水 合 物 的 形 成 温度 分 别 也 只 变 化 了 3℃ 和 217℃ 左 右 ,而 其 他 组 分 对于 水 合 物 形 成 温 度 的 影 响 (含 量 在 15 下 )没有 超 过 2℃ 。 因 此 ,在 高 压 条 件 下 ,天 然 气 组 分 对 于水 合 物 形 成 的 温 度 影 响 较 低 压 时 弱 得 多 。在 压 力 较 低 的 情 况 下 ,随 着 乙 烷 和 戊 烷 含 量 的增 加 ,水 合 物 形 成 温 度 降 低 ,但 不 明 显 ,基 本 可 以 忽略 其 对 水 合 物 形 成 温 度 的 影 响 。 随 着 丙 烷 和 丁 烷 含量 的 增 加 ,水 合 物 形 成 温 度 升 高 ,但 含 量 越 高 ,水 合物 形 成 温 度 升 高 越 慢 。 但 是 它 们 对 于 水 合 物 形 成 温度 的 影 响 ,明 显 大 于 乙 烷 和 戊 烷 。4  结 论本 文 对 天 然 气 中 烃 对 水 合 物 形 成 温度 的 影 响 进 行 了 初 步 的 研 究 得 到 :天 然 气 组 分 中 丙烷 对 天 然 气 水 合 物 形 成 温 度 的 影 响 最 明 显 ,丁 烷 次之 ,乙 烷 和 戊 烷 的 影 响 最 小 ;在 相 同 条 件 下 高 压 时 ,天 然 气 组 分 的 变 化 对 于 水 合 物 形 成 的 温 度 影 响 较 低压 时 弱 得 多 。通 过 研 究 不 同 组 分 的 天 然 气 水 合 物 的 形 成 温度 ,有 助 于 为 水 合 物 的 防 治 提 供 科 学 的 依 据 ,当 没 有很 好 的 手 段 对 水 合 物 形 成 温 度 进 行 预 测 时 ,可 以 参考 类 似 组 分 的 天 然 气 进 行 粗 略 的 估 算 。 本 文 得 到 的一 些 初 步 结 论 ,有 一 定 的 实 际 指 导 意 义 和 参 考 价 值 。参 考 文 献1  苏 建 华 ,许 可 方 ,宋 德 琦 ,等 1天 然 气 矿 场 集 输 与 处 理[M ]1北 京 :石 油 工 业 出 版 社 , 200412  徐 文 渊 ,蒋 长 安 1天 然 气 利 用 手 册 [M ]1北 京 :中 国 石 化出 版 社 , 200213  李 允 ,诸 林 ,穆 曙 光 ,等 1天 然 气 地 面 工 程 [M ] 1北 京 :石油 工 业 出 版 社 , 200114  王 遇 冬 1天 然 气 处 理 与 加 工 工 艺 [M ] 1北 京 :石 油 工 业出 版 社 , 19991(收 稿 日 期   2007 - 12 - 26编 辑   景 岷 雪 )    ·66·储 运 与 化 工                             天 然 气 勘 探 与 开 发                           2008年 3月 出 版  © 1994 , 2008of of in of in op of O : of in R N O F O N P K, il v. 31, 1 , 60~ 63, 3 /25 /2008p in p in of on it p a p s in in O : p p F O N M O N F L I 1. o. , L . il v. 31,1 , 64~ 66, 3 /25 /2008of is on p p s to to of at to p as of p on is of on is p a on O : p N O O N M V F S O N D v. 31, 1 , 67~ 71, 3 /25 /2008In xp a of 937 949 to It’s to O : O xp 译   科 技 信 息 组      审   校   何 颋 婷          编   辑   王 晓 清          ·6·
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