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管道天然气水合物的防治技术_税碧垣

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管道 天然气 水合物 防治 技术 税碧垣
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第 卷 第 期 油 气 储 运首 道 天 然 气 水 吕 翔 舫 舫 治 技 爪税 碧 垣 ‘中 国 石 油 管 道 公 司 管 道 科 技 研 究 中 心曦税 碧 垣 管 道 天 然 气 水 合 物 的 防 治 技 术 , 油 气 储 运 , 、 。 一 。摘 要 天 然 气 水 合 物 是 由 天 然 气 与 水 接 触 形 成 的 一 种 类 冰 结 晶 化 合 物 , 常 常 在 天 然气 、 凝 析 油 管 道 中 形 成 造 成 管 道 、 阀 门 和 一 些 处 理 设 备 的 堵 塞 , 因 而 其 防 治 对 石 油 天 然 气 工 业 具 有重 要 意 义 概 述 了 管 道 形 成 和 分 解 的 热 力 学 条 件 和 动 力 学 机 制 指 出 对 的 防 治 应 采 用化 学 或 物 理 化 学 相 结 合 的 方 法 动 力 学 抑 制 剂 是 目 前 防 治 技 术 研 究 和 发 展 的 重 点 特 别 介 绍了 有 关 又 献 中 动 力 学 抑 制 剂 的 种 类 和 分 子 结 构 特 征 , 给 出 了 动 力 学 抑 制 剂 在 北 海 南 部 和 美 国丁 。 、 等 地 进 行 现 场 试 验 的 实 例 。 现 场 实 验 显 示 , 动 力 学 抑 制 剂 具 有 用 量 少 、 效 果 好 等 优 点 。 认 为 应用 动 力 学 抑 制 剂 是 水 合 物 防 治 技 术 的 发 展 方 向 。主 题 词 管 道 天 然 气 水 合 物 形 成 防 治 技 术 综 述一 、 概 述禅护天 然 气 水 合 物 , “ 。 、 。 、 是 由 水分 子 形 成 的 笼 形 结 构 捕 集 气 体 分 子 而 形 成 的 结 晶 化合 物 ‘ 。 年 、 飞 首 先 发 现 水 与 天然 气 接 触 可 以 形 成 水 合 物 , 并 经 常 导 致 天 然 气 管 道的 堵 塞 从 此 大 然 气 水 合 物 受 到 了 仁 业 界 和 科 学 界的 广 泛 重 视 卜 竺 。在 水 合 物 中 , 水 分 子 主 体 分 子 形 成 一 种 点 阵结 构 , 通 过 氢 键 连 接 , 气 体 分 子 客 体 分 子 则 通 过、 , , 、 力 吸 附 一 于 点 阵 间 的 空 穴 。 水 合 物 的 微观 结 构 已 证 实 有 型 结 构 、 型 结 构 以 及 型 结 构三 种 ” 。 型 结 构 水 合 物 主 要 存 在 于 深 海 , 由 生 物生 成 气 如 甲 烷 、 乙 烷 、 硫 化 氢 、 二 氧 化 碳 形 成 型 结构 水 合 物 常 见 于 天 然 气 或 凝 析 油 管 道 , 主 要 由 小 分子 气 体 如 甲 烷 和 较 大 气 体 分 子 如 丙 烷 、 异 丁 烷 及 其同 系 物 等 形 成 型 结 构 水 合 物 是 年等 人 发 现 的 一 种 新 型 水 合 物 结 构 , 它 必须 由 小 分 子 的 气 体 如 甲 烷 和 较 大 分 子 的 物 质 如 新 戊烷 、 甲 基 环 戊 烷 、 甲 基 环 己 烷 在 一 定 压 力 和 温 度 条 件下 形 成 。油 气 流 体 件 , 通 常 含 有 大 量 的 烃 类 物 质 和 小 分 子气 体 成 分 , 并 且 在 很 多 时 候 含 有 水 , 在 · 定 条 件 下 很容 易 形 成 水 合 物 。 会 对 石 油 天 然 气 工 业 造 成许 多 危 害 几 “ , 例 如 , 在 油 气 井 开 井 过 程 中 , 由 于 物 理条 件 的 变 化 可 能 形 成 水 合 物 对 地 层 油 气 藏 流 体 通路 以 及 井 下 设 备 造 成 堵 塞 在 天 然 气 运 输 和 加 仁 过程 中 , 尤 其 是 产 出 气 中 含 有 饱 和 水 蒸 气 时 , 遇 到 寒 冷的 天 气 很 容 易 对 管 道 、 阀 门 和 处 理 设 备 造 成 堵 塞 在海 上 , 通 常 需 要 将 混 合 油 气 流 体 输 送 一 定 距 离 才 能进 行 脱 水 处 理 , 这 样 , 海 底 管 道 很 容 易 形 成 水 合 物此 外 , 水 合 物 也 可 以 在 天 然 气 的 超 低 温 液 化 分 离 过程 中 形 成 。据 估 计 , 目 前 全 世 界 每 年 注 人 甲 醇 用 于 预 防 水合 物 的 费 用 大 约 在 火 护 美 元 , 在 海 上 用 于 水 下 管道 预 防 水 合 物 生 成 的 绝 缘 材 料 的 费 用 就 高 达 犯 只。 , 美 元 〔 。 而 清 除 水 合 物 则 需 要 大 量 的 时 间 、能 源 、 物 资 以 及 工 程 调 整 , 从 而 导 致 重 大 的 损 失 。 因此 , 研 究 的 形 成 、 分 解 的 机 制 和 物 理 化 学 条件 , 探 讨 水 合 物 的 预 防 和 清 除 的 有 效 方 法 , 成 为 科 研人 员 普 遍 关 心 的 问 题 。, 汉 川 。 河 北 省 廊 坊 市 金 光 道 号 电 话 即 了 别油 气 储 运 年二 、 管 道 的 形 成 机 制 三 、 管 道 的 分 解天 然 气 水 合 物 形 成 的 条 件 是 , 首 先 , 管 道 中 含 有能 形 成 水 合 物 的 物 质 , 即 水 和 小 分 子 烃 类 物 质 其次 , 管 道 的 压 力 和 温 度 条 件 符 合 水 合 物 形 成 的 平 衡条 件 第 三 , 管 道 中 具 有 结 晶 中 心 存 在 。 因 此 , 天 然 气水 合 物 很 可 能 在 未 经 脱 水 处 理 的 天 然 气 井 口 管 道 、海 底 管 道 以 及 在 气 候 较 为 寒 冷 的 条 件 下 在 管 道 中 形成 。 例 如 , 在 压 力 下 , 乙 烷 水 合 物 可 以 在 低 于〔 条 件 下 形 成 , 压 力 下 可 以 在 低 于 条件 下 形 成 , 这 些 温 度 和 压 力 都 是 常 见 的 操 作 条 件 。的 形 成 实 际 上 是 一 个 结 晶 和 晶 体 生 长 聚集 的 过 程 。 在 一 定 压 力 条 件 下 , 当 温 度 过 冷 到 理 论 平衡 线 以 下 若 干 摄 氏 度 时 , 结 晶 即 可 形 成 。 文 献〔 〕 给 出 了 诱 导 时 间 与 过 冷 程 度 的 经验 函 数 关 系 式 诱 导 时 间 被 定 义 为 水 与 客 体 分 子 接触 到 形 成 水 合 物 晶 核 这 一 过 程 所 需 的 时 间△ 一 ‘ “ 巧△ 一 大 、 一 了 ’ 尸 户式 中 一 诱 导 时 间 ,△ 了 匕 一 过 冷 程 度 ,少了 ’ 叼 一 给 定 压 力 下 水 合 物 的 平 衡 温 度 〔一 实 验 操 作 温 度 , 。的 分 解 可 以 看 作 是 基 于 热 传 递 控 制 的 界面 移 动 消 除 过 程 川 , 通 常 应 具 备 以 下 条 件 。” 对 特 定 温 度 和 组 分 的 气 体 , 压 力 必 须 在 水 合物 形 成 压 力 以 下对 特 定 压 力 和 组 分 的 气 体 , 温 度 必 须 提 高 到水 合 物 形 成 温 度 以 上 。对 特 定 温 度 和 压 力 的 水 合 物 , 加 人 其 它 化 学物 质 , 降 低 水 合 物 的 平 衡 温 度从 根 本 上 防 治 , 是 防 止 形 成 足 以 造 成 堵 塞发 生 的 固 体 水 合 物 并 在 其 一 巳 形 成 以 后 采 用 一 定的 方 ‘ 法 使 之 分 解 。 管 道 中 水 合 物 堵 塞 物 的 分 解 有 以下 四 种 方 式 吧前 部 分 解 堵 塞 物 充 满 整 个 横 截 面 。线 性 分 解 堵 塞 物 具 有 断 裂 面 。径 向 一 前 部 分 解 堵 塞 物 松 散 地 贴 在 管 壁上 。径 向 一 线 性 分 解 具 有 断 裂 面 并 松 散 地 贴 在管 壁 上 。对 平 衡 压 力 而 言 , 当 压 力 降 较 小 时 水 合 物 的 分解 遵 循 线 性 分 解 模 式 , 当 压 力 降 较 大 时 , 水 合 物 的 分解 遵 循 径 向 分 解 模 式在 一 定 温 度 条 件 下 , 不 同 密 度 的 烃 类 混 合 物的 形 成 压 力 不 同 。 含 有 乙 烷 和 厂 丙 烷的 天 然 气 形 成 水 合 物 的 平 衡 压 力 可 以 比 甲 烷 降 低 约月 ‘ 、 。 由 于 天 然 气 通 常 是 烃 类 分 子 的 混 合物 因 此 其 形 成 水 合 物 相 对 比 甲 烷 容 易 得 多 。在 水 合 物 形 成 的 开 始 阶 段 , 相 的 转 变 同 时 伴 随有 大 量 热 量 的 产 生 , 在 没 有 传 热 以 及 传 质 阻 力 的 情况 下 水 合 物 晶 核 一 旦 生 成 就 可 以 迅 速 生 长 聚 集 。 实验 观 测 表 明 客 体 分 子 与 六 个 水 分 子 的 反 应 在 分 子取 向 上 要 求 最 低 , 因 此 水 合 物 晶 体 的 生 长 总 是 通 过共 用 水 分 子 形 成 的 六 元 环 骨 架 来 实 现 。 在 融 化 的 冰中 因 含 有 大 量 的 六 元 环 所 以 水 合 物 在 融 化 的 冰 中最 容 易 生 长 井 聚 集 。对 管 道 中 的 流 体 而 言 由 于 流 体 成 分 相 对 稳 定 ,并 以 一 定 的 速 度 运 行 因 此 影 响 水 合 物 的 形 成 将 主要 考 虑 温 度 和 压 力 条 件 的 影 响 。 通 过 建 立 热 力 学 数学 模 型 , 根 据 流 体 成 分 、 水 的 形 态 等 因 素 可 预 测 水合 物 形 成 的 温 度 和 压 力 条 件 。四 、 物 理 防 治 方 法,工 业 仁 已 有 好 几 种 物 理 方 法 , 可 用 来 预 防 和 清除 管 道 中 水 合 物 的 形 成 , 这 些 方 法 如 下、 脱 除 法将 能 形 成 水 合 物 的 成 分 , 即 水 和 低 分 子 量 的 烃类 物 质 或 气 体 含 量 降 低 到 一 定 程 度 使 水 合 物 失 去形 成 的 基 础 对 水 的 脱 除 而 占 日 前 已 有 冷 东 分 离 、固 体 燥 剂 吸 附 、 溶 剂 吸 收 以 及 近 年 来 发 展 起 来 的膜 分 离 等 技 术 三 甘 醉 溶 刊 吸 收 是 而 应 川 最 广 ‘ 泛的 方 法 对 大 然 气 长 输 管 道 一 般 要 求 水 的 含 量 在扦 一 万 ‘ 之 间 国 内 外 要 求 不 同 露 点 温 度 要求 比 管 道 沿 途 最 低 温 度 低 几 丈 脱 水 需 要 对 所产 生 的 水 进 行 处 理 海 几 操 作 意 味 养 分 离 输 送 , 因 此很 不 经 济除 去 形 成 水 合 物 的 气 体 组 分 , 也 就 是 降 低 压 力从 重 组 分 中 分 离 出 轻 组 分 , 通 常 需 要 进 行 连 续 的 压协第 卷 第 污 期 税 碧 坦 管 道 天 然 气 水 合 物 的 防 治 技 术今诊》缩 和 泵 送 , 对 轻 组 分 进 行 远 距 离 输 送 。 对 于 较 轻 的 油藏 流 体 , 这 种 脱 除 是 不 利 的 , 对 较 重 的 流 体 , 这 种 方法 的 效 果 有 限 。、 加 热 保 温 法通 过 加 热 保 温 , 使 流 体 的 温 度 保 持 在 水 合 物形 成 的 平 衡 温 度 以 上 。 对 海 底 管 道 , 可 通 过 包 裹 绝 热层 来 保 温 对 陆 地 管 道 , 可 通 过 绝 热 或 掩 埋 管 道 降 低管 道 热 量 的 损 失 对 天 然 气 管 道 , 常 用 蒸 汽 逆 流 式 套管 换 热 器 和 水 套 加 热 炉 在 节 流 前 加 热 天 然 气 , 使 其流 动 温 度 保 持 在 水 露 点 以 上、 降 压 法降 低 竹 道 仄 力 使 之 在 定 温 度 下 低 于 水 合 物形 成 的 平 衡 版 力 。 当 管 道 压 力 减 小 到 水 合 物 平 衡 汪力 之 下 时 , 可 以 避 免 水 合 物 的 生 成 对 已 经 生 成 的 水合 物 堵 塞 物 、 采 用 降 压 方 法 可 使 其 边 界 发 生 分 解 , 分解 的 热 量 被 从 邻 近 的 溶 解 前 方 与 周 围 环 境 所 产 生 的温 度 梯 度 吸 收 在 这 个 温 度 梯 度 下 , 热 量 从 周 围 环 境流 向 水 合 物 使 水 合 物 不 断 分 解 直 到 管 道 压 力 达 到允 许 建 立 一 个 相 对 低 温 下 的 新 平 衡 值 。 实 验 研 究 结果 表 明 在 堵 塞 物 下 游 端 , 降 低 压 力 对 分 解 堵 塞 物 几乎 是 无 效 的 由 于 气 体 泄 漏 ‘ 起 的 。 一 ‘ 。 、 、效 应 , 使 温 度 下 降 很 多 以 致 阻 碍 分 解 的 发 生除 以 几 方 法 外 , 还 有 机 械 清 除 法 、 加 人 卜 水 合物 形 成 气 法 等 方 法 前 者 是 依 靠 提 高 管 道 压 力 通 球或 吹 扫 除 去 水 合 物 后 者 是 通 过 在 气 相 中 加 入 作 水合 物 形 成 元 来 于 扰 水 合 物 的 形 成在 实 际 应 用 过 程 中 社 往 山 于 生 产 平 台 偏 远 或气 候 条 件 恶 劣 , 且 很 多 油 气 井 到 了 开 发 后 期 , 含 水 量上 升 , 使 得 水 合 物 的 防 治 费 用 变 得 越 来 越 昂 贵 。 在 这种 情 况 下 , 仅 仅 依 靠 物 理 的 方 法 防 治 水 合 物 的 生 成是 不 够 的 , 还 需 要 采 用 化 学 的 或 物 理 化 学 相 结 合 的防 治 方 法 才 能 达 到 有 效 且 经 济 的 目 的 。五 、 化 学 防 治 方 法协、 化 学 防 治 原 理通 过 加 人 一 定 量 的 化 学 添 加 剂 , 改 变 水 合 物 形成 的 热 力 学 条 件 、 结 晶 速 率 或 聚 集 形 态 , 来 达 到 保 持流 体 流 动 的 目 的 , 化 学 添 加 剂 有 以 下 两 类 。热 力 学 抑 制 剂 防 冻 剂 通 过 抑 制 剂 分 子或 离 子 增 加 与 水 分 子 的 竞 争 力 , 改 变 水 和 烃 分 子 间的 热 力 学 平 衡 条 件 , 使 温 度 、 压 力 平 衡 条 件 处 在 实 际操 作 条 件 之 外 , 避 免 水 合 物 的 形 成 , 或 直 接 与 水 合 物接 触 , 移 动 相 平 衡 曲 线 , 使 水 合 物 不 稳 定 , 从 而 使 水合 物 分 解 而 得 到 清 除 。动 力 学 抑 制 剂 根 据 分 子 作 用 的 不 同 机 理 ,将 动 力 学 抑 制 剂 分 为 水 合 物 生 长 抑 制 剂、 水 合 物 聚 集 抑 制 剂和 具 有 双 重 功 能 的抑 制 剂 一 〔 ’ 。 水 合 物 生 长 抑制 剂 可 以 延 缓 水 合 物 晶 核 生 长 速 率 , 使 水 合 物 在 一定 流 体 滞 留 时 间 内 不 至 于 生 长 过 快 而 发 生 沉 积 。 水合 物 聚 集 抑 制 剂 则 通 过 化 学 和 物 理 的 协 同 作 用 , 抑制 水 合 物 晶 体 的 聚 集 趋 势 , 使 水 合 物 悬 浮 于 流 体 中并 随 液 体 流 动 , 不 至 犷 造 成 堵 塞 最 终 的 研 究 目 标 是找 到 既 能 大 大 延 迟 水 合 物 生 长 时 间 又 能 防 止 聚 集发 生 的 抑 制 剂 。 在 这 种 抑 制 剂 的 作 用 下 , 即 使 管 道 一 ,发 生 自 催 化 反 应 , 也 不 会 导 致 堵 塞 发 生 。、 技 术 现 状甲 醇 、 乙 二 醇 是 应 用 最 为 广 泛 的 热 力 学 抑 制 剂己 成 功 使 用 厂 多 年 特 别 是 应 用 在 海 , 其 用 挺 一 般要 占 到 水 相 的 厂 。 写 。 据 报 道 , 原 苏 联 侮 年 用作 抑 制 剂 的 甲 醉 消 耗 敬 达 到 、 ‘ 左 右 研 究 表明 热 力 学 抑 制 剂 必 须 应 用 在 高 浓 度 下 低 浓 度 门一 片 的 热 力 学 抑 制 剂 非 但 不 能 发 挥 抑 制 效 果 , 而住 事 实 上 可 以 促 进 水 合 物 的 形 成 和 生 长 ‘ 。 此 外在 应 用 过 程 中 为 了 降 低 甲 醇 在 水 相 中 的 流 失 , 必 须将 井 日 产 出 流 体 中 的 自 山 水 分 离 出 去 厂甲 醇 具 有 中 等 毒 性 可 用 于 任 何 温 度 的 操 作 场合 , 但 由 于 其 沸 点 低 更 适 合 温 度 低 的 场 合 。 其 挥 发进 人 气 相 的 部 分 不 再 回 收 , 进 人 液 相 的 部 分 可 蒸 馏后 循 环 使 用 。 乙 二 醇 无 毒 , 沸 点 比 甲 醇 高 得 多 , 蒸 发损 失 量 小 , 适 合 于 天 然 气 处 理 量 大 的 站 场 。 除 了 甲醇 、 乙 二 醇 外 , 有 时 也 可 应 用 二 甘 醇 或 三 甘 醇 。除 上 述 有 机 抑 制 剂 外 , 在 勘 探 试 井 时 也 使 月 无机 盐 水 溶 液 , 包 括 氯 化 钠 、 氯 化 钙 、 氯 化 镁 、 氯 化 锉等 , 应 用 最 多 的 是 浓 度 为 的 氯 化 钙 水 溶 液 。 此外 , 利 用 地 层 矿 化 水 代 替 甲 醇 作 为 水 合 物 抑 制 刊 也可 以 取 得 较 好 的 效 果 。 由 于 电 解 质 水 溶 液 的 腐 蚀 性 ,因 此 在 很 多 条 件 下 , 注 人 电 解 质 并 非 是 好 的 选 择 。传 统 的 热 力 学 抑 制 剂 具 有 使 用 量 大 、 储 存 和 注人 设 备 庞 大 、 环 境 不 友 好 等 缺 点 , 使 用 起 来 既 不 方 便也 不 经 济 , 因 此 , 近 年 来 发 展 起 来 的 动 力 学 抑 制 剂 ,呈 现 出 取 代 传 统 热 力 学 抑 制 剂 的 发 展 趋 势 。· · 佃 气 钻 还 年动 力 学 抑 制 剂 的 使 用 浓 度 一 般 在 一之 间 , 分 子 量 从 几 千 到 几 百 万 , 与 热 力 学 抑 制剂 相 比 , 使 用 成 本 可 降 低 以 上 , 并 可 大 大 减 小储 存 体 积 和 注 人 容 量 , 使 用 和 维 护 都 很 方 便 。 目 前 ,已 经 在 北 海 油 田 、 一 些 井 场 上 得 到 例 行 应 用 ,预 计 应 用 前 景 广 阔 。动 力 学 抑 制 剂 大 致 包 括 表 面 活 性 剂 和 合 成 聚 合物 两 大 类 。表 面 活 性 剂 类 。 表 面 活 性 剂 在 接 近, 浓 度 下 , 对 热 力 学性 质 没 有 明 显 的 影 响 , 但 与 纯 水 相 比 , 可 降 低 质 址 转移 常 数 , 、 约 从 而 降低 水 和 客 体 分 子 的 接 触 机 会 , 降 低 水 合 物 的 生 成 速率 , 文 献 〔 〕 报 道 的 有 聚 氧 乙 烯 毛 基 苯 基 酷 、 十 二 烷基 硫 酸 钠 、 一 竣 酸 与 二 乙 醇 胺 的 混 合 物 、 聚 丙 几 三醇 油 酸 盐 等 均 属 此 类 。 在 管 道 中 应 用 非 离 子 表 面 活性 剂 , 将 产 生 大 量 小 直 径 的 水 合 物 微 粒 , 能 有 效 防 止其 聚 集 , 而 阴 离 子 表 面 活 性 剂 则 不 适 用 于 管 道 。 此外 季 胺 盐 也 是 一 种 有 效 的 水 合 物 抑 制 剂 ’ ‘ 。聚 合 物 类 这 类 聚 合 物 分 子 链 的 特 点 是 含 有大 量 水 溶 性 基 团 并 具 有 长 的 脂 肪 碳 链 采 用 的 聚 合单 休 一 般 有 一 乙 烯 基 毗 咯 烷 酮 、 一 甲 胺 甲基 丙 烯 酸 乙 酷 、 一 乙 烯 基 己 ‘ 、 酸 胺 、 一 醚 基 聚 烯 烃亚 胺 、 聚 异 丙 基 甲 基 丙 烯 酞 仪 、 入 烷 鹅 丙 烯 酚 胺 、丙 基 一 一 咪 哩 琳 、 丙 烯 酸 酷 、 甲 基 一 一 乙 烯 从 乙 酞胺 等 ‘ 一 ‘ 、 其 作 用 机 理 是 通 过 共 晶 或 吸 附 作 用 , 阻止 水 合 物 晶 核 的 生 长 , 或 使 水 合 物 微 粒 保 持 分 散 而不 发 生 聚 集 从 而 抑 制 水 合 物 的 形 成从 应 用 现 状 来 看 , 聚 合 物 类 抑 制 剂 效 能 更 好 应用 更 广 泛 科 罗 拉 多 矿 业 学 院 ‘ 以 及 一 些 王 , 油公 司 如 ‘ ’ 等 均 开 发 有 较 为 成 熟 的 抑 制 剂 产品 。 已 经 实 现 商 品 化 并 得 到 现 场 应 用 的 聚 合 物 抑 制剂 产 品 有 聚 一 乙 烯 墓 己 内 酞 胺 八聚 一 乙 烯 基 毗 咯 烷 酮 ’ 一 乙 烯 墓 已 内 酚 胺一 几 甲 胺 甲 基 丙 烯 酸 乙 酉 韵 聚 一 乙 烯 基毗 咯 烷 酮 聚 一 乙 烯 基 己 内 酸 胺 乙烯 纂 一 一 甲 基 乙 酚 胺需 要 指 出 的 是 , 动 力 学 抑 制 刊 的 作 用 在 有 效防 几 水 合 物 的 生 成 一 旦 由 于 注 入 系 统 有 故 障 、 不 定期 关 闭 气 井 或 抑 制 剂 不 足 等 原 因 造 成 的 水 合 物 堵塞 , 动 力 学 抑 制 剂 并 不 能 予 以 消 除 , 这 时 往 往 需 要采 用 注 人 甲 醇 和 降 压 等 方 法 。六 、 现 场 试 验 实 例、 在 北 海 天 然 气 盆 地 南 部 的 海 底 井 口 产 出 管道 应 用 一 的 现 场 试 验该 井 每 天 产 出 天 然 气 。 杯 飞 、 凝 析 油飞 以 及 水 、 产 出 流 体 通 过 一 条 长、 直 径 飞 的 管 道 输 送 到 一 平 台 上 进 行 分 离 、压 缩 和 除 水 。试 验 中 应 用 公 司 开 发 的 动 力 学 抑 制剂 八 ‘ 、 一 是 种 儿 共 聚 物 , 配 制 成低 于 浓 度 的 溶 液 , 注 人 粘 度 低 于 断 、 。 · 、 · 在管 道 水 相 中 的 浓 度 大 约 在 。 了 一 。 矛 之 问现 场 实 验 共 分 为 四 个 阶 段 即 确 定 竹 遒 操 作 条件 在 该 操 作 条 件 加 剂 是 否 会 生 成 水 含 物 测 定 最 大过 冷 程 度 测 定 在 较 低 浓 度 下 的 作 用 效 果 水 合 物 形成 与 否 通 过 监 测 流 量 的 降 低 以 及 压 力 的 升 高 来 判断 , 终 点 流 体 的 温 度 和 压 力 被 用 来 沽 计 管 道 中 流 体的 过 冷 程 度 , ·结 果 表 明 , 在 加 人 几 抑 制 刹 条 件 下 管 道 有一 天 操 作 在 过 冷 〔 、 有 毛 天 操 作 在 过 冷 〔 以及 有 天 操 作 在 过 冷 心 条 件 下 均 没 有 水 合 物 生成 管 道 在 过 冷 达 ‘ 的 条 件 万 仍 然 没 有 水 合 物 生成 在 过 冷 竺 〔 条 件 「 水 介 物 第 眯 少 、 了 平 台 咽 喉处 ‘ 几 成 在 有 水 合 物 ’ 一 成 条 件 卜 八 ’ ’ 丁 ,名 并 没 有降 低 甲 醉 清 除 水 合 物 的 效 梁 ’ 、 加 仪 甲 醇 栩 比 ,一 具 有 明 显 的 经 济 性、 在 北 海 南 部 、 , 和 、 湿 气管 道 上 应 用 的 现 场 试 验 ‘该 管 道 属 英 国 石 油 公 司 护 , 民 少 , 直 径勺 日 最 大 输 节 为 几 卜 〔 试 验 期 间 管 道压 力 保 持 在 了 几 输 嗽 为 竺 几 卜 , 该 营道 一 以 停 比 注 人 甲 醉 水 含 物 便 逐 渐 形 成 , 过 冷 程 度大 约 乙 一 约 〔 在 大 于 寸 间 里 叮 ‘ 一 成 亏 一 了 的 水合 物丁 一 、 、 。 。 乡 、 , 。 , , , , 一 、 山 二 , 公司 与 。 、 、 。 、 、 吞 八 一 共 「 、 士 干 , 琏 , 种 结 晶 ‘ 几长 抑 制 剂 抑 制 浓 度 为 ‘ “ 弓 ’ 一 几第 一 次 试 验 在 叫 年 乃 月 进 衍 伯 一 光 停 注 人甲 醇 以 较 快 的 速 率 注 人 尸 对 竹 亘 进 丁 处 理 ,后 通 球 扫 除 剩 余 的 甲 醇 然 后 将 水 相 中 的 浓 度维 持 在 厂 , 对 出 口 水 进 行 抑 制 剂 分 析 开 始 出呀节握扮第 卷 第 期 税 碧 垣 竹 道 天 然 ‘ 、 水 合 物 的 防 治 技 术,以 上 试 验 得 到 ’ 如 下 的 结 果 。、 在 过 冷 艺 一 、 滞 留 时 问 较 短 的情 况 下 能 有 效 替 代 甲 醉 。与 季 胺 类 防 腐 剂 和 阴 离 子 破 乳 剂 配 伍性 良 好 。只 需 对 现 有 注 人 设 备 作 很 少 改 动 , 不 存 在 任何 操 作 问 题 。综 合 评 价 表 明 应 用 至 少 可 以 节 省 一半 的 费 用 。七 、 结 论于钾在 · 定 温 度 和 压 力 条 件 下 , 输 气 节 也 牛 、 钊 丫集 气 竹 道 和 海 底 管 道 中 很 容 易 形 成 固 体 水 含 物 , 造成 竹 道 的 堵 塞 , 带 来 操 作 上 的 麻 烦 和 经 济 卜 的 损 梦 、 ,因 此 对 管 道 天 然 气 水 合 物 的 形 成 和 分 解 机 制 以 旋 防治 方 法 的 研 究 具 有 重 要 意 义怜 道 中 天 然 气 水 合 物 的 形 成 必 须 满 足 个条 件 , 有 形 成 的 物 质 摹 础 , 即 水 、 小 分 长 烃 类 物 质 满足 一 定 的 温 度 和 压 力 条 件 存 在 结 晶 中 亡 , 使 天 然 气水 合 物 具 有 ’ 长 发 展 的 基 础 一 大 然 气 水 合 物 的 阵 汀作 可 以 钊 对 这 三 个 方 旬 进 行 , 消 除 形 成 物 质 从 洲 、改 变 形 成 物 理 条 件 以 及 抑 制 其 ‘ 长 发 展管 道 人 然 气 水 合 物 的 防 治 可 以 采 于 物 理 的和 化 学 的 方 法 , 通 常 采 川 注 入 甲 醇 或 乙 几 醉 的 方 争 去预 防 水 含 物 的 生 前 址 新 的 技 术 是 采 川 、 聚合 物 动 力 学 抑 制 刹 的 方 法 成 熟 的 产 品 基 本 几 是些 胺 类 、 酸 胺 类 以 及 杂 环 的 聚 介 物 对 由 一 此原 因 已 经 形 成 的 水 合 物 , 一 般 只 能 采 月 降 压 和 入甲 醇 的 方 法 子 以 消 除 。北 海 油 田 、 美 国 西 南 以 及 墨 西 哥 湾 的 现 场 赶验 结 果 表 明 , 动 力 学 抑 制 剂 具 有 用 童 少 、 效 果 好 、 易于 操 作 和 维 护 等 优 点 , 与 应 用 甲 醇 相 比 , 可 节 省 、的 费 用 应 用 动 力 学 抑 制 剂 是 水 合 物 防 治 技 术 的 未来 发 展 方 向 。够一水 量 为 , 后 仁 升 到 , , 没 有迹 象 显 示 形 成 了 水 合 物 。 在 消 耗 掉 配 制 的 后 ,开 始 注 人 腐 蚀 抑 制 剂 , 试 验 条 件 与 先 前 保 持 一 致 ,后 到 达 的 水 含 量 降 到 零 , 表 明 管 道 中 又 形成 了 水 合 物 。 向 管 道 注 人 甲 醉 , 后 恢 复 正 常流 动 。年 月 进 行 了 第 二 次 试 验 。 在 加 人天 后 关 闭 管 道 , 使 管 道 冷 却 到 海 床 温 度 约 ,天 后 管 道 顺 利 启 动 。 年 底 以 后 在 北 海 南 部开 始 例 行 使 用试 验 结 果 表 明 , 可 以 在 过 冷 。 条 件 下 有效 抑 制 水 含 物 的 生 成 , 将 水 含 尔 降 到 零 作 为 断 水合 物 生 成 的 依 据 可 以 比 通 过 仄 力 变 化 来 判 断 更 及时 。 应 用 ‘ 大 大 降 低 厂 处 理 费 川 、 省 ‘ 再 生 设备 , 减 小 ’ 储 存 童 和 泵 输 墩 , 操 作 简 便 维 护 方 便 , 提高 犷 生 产 和 运 行 安 全 性 。、 在 气 井 和 管 道 上 应用 的 现 场 试 验 ,西 南 部 的 试 验 现 场 是 。 、 、 。 , 入块 的 号 、 一 号 井 以 及 连 接 的 一 条 长的 管 道 , 和 、 , , 厂 丈 川 的 〔 · , 卜, , 号 井 井 头 和 管 道 直 径 洲 竺 。 、 压 力 在一 , 温 度 一 。 这 些 井 每 天 耗费 的 甲 醉 仍 然 存 在 水 合 物 堵 塞 户题 , 、 尸 。 , 、 的 管 道 长 , 飞 , 管 道 汽 径为 飞 几 、 、 、 其 中 八 、 、 ’ , 、 、 弓 、 、 。 、 和、 、 的 长 道 含 有 污 七 飞 ‘ · 一 , 《 的 硫 化 氢 认川 ’ 离 蚀 抑 制 剂 和 破 乳 齐 ‘ 。 。 。 , , 〔 的 管 道 没 有认 川 其 它 化 学 剂加 入 的 抑 制 剂 为 配 制 浓 度 有 份 和 勺两 种 。 前 者 由 男 、 水 和 甲 醉 组 成 , 后者 长 种 成 分 比 例 分 别 为 弓 、 厂 和 灯 。 在水 相 中 的 处 理 浓 度 为在 西 南 每 「 井 中 加 人 浓 度的 , 都 成 功 地 抑 制 了 水 合 物 的 生 成 , 消 除 了 堵塞 现 象 。 其 中 在 的 一 号 井 停 用 后 、理 内 又 形 成 了 堵 塞 , 再 加 人 又 恢 复 开 并 生产 , 而 民 在 浓 度 低 于 叮 下 仍 然 具 有 抑 制效 果 。在 、 。 , 在 大 大 低 于 推 荐 浓 度。 。 以 下 大 大 提 高 了 水 合 物 抑 制 效 果但 偶 尔 也 有 堵 塞 发 生 。参 考 文 献之 孙 斤竺 〔 牙 一 里 、 、 、 义 ‘ 、 飞 〔 卜 卜 、 、一 毛 、 一 。 · 丁 、 工 、 、 了 七 一 、 、 一 。’ 卜,, 弓 竺〔 于 贬 凡 三 ,‘ ﹄玲油 气 储 运 年混 粉 管 道 与 多 相 泵 的 组 合 特 性 龟刘 磊 ‘西 安 交 通 大 学 动 力 工 程 多 相 流 国 家 重 点 实 验 室刘 磊 混 输 管 道 与 多 相 泵 的 组 合 特 性 , 油 气 储 运 , , 一 , 。摘 要 多 相 泵 与 混 输 管 道 有 其 各 自 的 性 能 曲 线 。 针 对 使 用 一 型 双 螺 杆 多 相 泵 在的 管 道 上 对 油 气 混 合 流 体 进 行 增 压 输 送 的 情 况 , 研 究 并 分 析 了 不 同 管 径 、 不 同 含 气 率 以 及 不同 流 体 粘 度 条 件 下 , 混 输 管 道 性 能 曲 线 与 多 相 泵 性 能 的 组 合 特 性 。 研 究 结 果 表 明 , 管 径 、 含 气 率 以 及流 体 粘 度 对 管 泵 系 统 的 流 量 影 响 不 大 , 而 对 压 力 降 则 有 显 著 影 响 。主 题 词 多 相 泵 多 相 流 管 道 输 送 泵 性 能 管 路 特 性多 相 泵 混 相 增 压 输 送 技 术 在 沙 漠 油 田 和 海 洋 油田 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 ‘ ’ , 这 一 技 术 同 时 也 是 提 高低 压 仙 井 产 出 率 的 有 效 措 施 ’ 。 多 相 流 体 增 压 输 送系 统 的 设 计 不 同 于 单 相 流 体 增 压 输 送 系 统 , 多 相 泵与 混 输 管 道 的 系 统 设 计 目 前 仍 为 空 白 。 多 相 泵 和 混输 管 道 有 其 各 自 的 性 能 曲 线 , 多 相 泵 的 性 能 曲 线 只有 与 混 输 管 道 的 性 能 曲 线 相 匹 配 , 才 能 使 管 泵 系 统具 备 含 理 的 混 输 特 性 。覆 盖 气 液 两 相 和 多 相 流 的 所 有 流 型 泵 功 率 与 泵 出口 、 进 口 间 压 力 降 的 关 系 曲 线 见 冬 。奄︵沐名 ︶之一 、 一 型 多 相 泵呀一 型 多 相 泵 为 双 螺 杆 正 排 移 泵 , 该泵 可 输 送 。 一 。 。 范 围 内 任 何 含 气 率 的 多 相 流 体 ,△图 泵 功 率 与 泵 进 、 出 压 力 降 的 关 系弓 二 晋 肠 吝 一 多 , 、 乡 不 , 名 厂 , 它 厂 三 扩 忿 岁 , 巴 兮 性 乡 三 介 弓 声 仔 分 母 分 侈 瘩 恻 分 、 测 分 甲 , 万 兰 分 孚 ‘ 倒 分 嗯 示 砂 曰 导 ‘ 弓 珊 服 性 声 白 积 弓 三 宁 扩 袱 , 忍 了 于 剖 分 到 今 刁 匀 忍 勺 产 尽 叼 厂 子 卿 分 、 洲 公 , 台 曰 尹 分 、 , 仔 盛 尸 分 州,斗,, 〕, ’ ,。 , , ‘ , 、 二 ,, 二,, 扮, 、 , 、 、、 二 , ,, , 一‘ , ,朱 利 凯 天 然 气 处 理 与 加 工 , 石 油 工 业 出 版 社 北 京 」李 玉 星 等 管 道 内 天 然 气 水 合 物 形 成 的 判 断 方 法 , 大 然 气 业。收 稿 期 。 。 一编 辑 刘 春 阳、 , 陕 西 省 西 安 市 咸 宁 西 路 号 电 话 戈 〕 。油 气 储 运 年作 者 介 绍甘常 景 龙税 碧 垣刘 磊敬 加 握秦 毅程 仲 元 ,蒲 家 宁姚 运 涛田 玉 宝刘 庆 宏劝耿 光 辉姚 志 样曹 旦 夫彭 国 庆唐 桂 华申孙 兴 祥见 本 刊 年 第 期 作 者 介 绍 。见 本 刊 年 第 期 作 者 介 绍 。讲 师 丁 年 生 , 年 月 获 博 士 学 位 , 年 月 至 年 月 在 美 国 德 克 萨 斯 八 大学 石 油 工 程 系 做 博 士 后 研 究 , 现 任 西 安 交 通 大 学 动 力 工 程 多 相 流 国 家 重 点 实 验 室 讲 师 , 从 事 多 相流 传 执 视 律 研 究博 卜 ‘ 、 年 一 〕 , 只 , 年 毕 业 于 西 南 了 打 学 院 油 气 储 迫 专 业 现 在 西 南 石 油 学 院 从 事 油 气 集 输 艺与 理 论 的 教 学 与 科 研 工 作副 教 授 “ 中 年 土 ‘ 年 毕 业 厂 爱 尔 注 共
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