天然气长输管道含水化合物的形成及对策.doc

.天然气长输管道含水化合物的形成及对策天然气长输管道含水化合物的形成及对策 随着我国经济水平的日益提高，国家对于天然气的勘查力度逐渐加重。由于近年来广大人民群众的生活水平有了很大的提高，在物质和环保方面的需要也日益提高，天然气长输管道也就迎来了它的飞速发展。 随着天然气管道的不断发展和延伸，管道企业需要担负的一系列责任包括社会责任、经济责任和政治责任，也就越来越大。为此，企业人员需要尽可能的预防和处理一切有关天然气长输管道的问题。众所周知，天然气长输管道含水化合物就是一种普遍的现象。接下来我们就来讨论一下含水化合物的问题。 首先我们需要对天然气长输管道含水化合物有一定的了解 天然气水化合物是一种白色的结晶物质，是一种固体。在一定的压力和温度条件下，天然气中的烃分子和其中的游离水接触，结合形成一种类似冰结晶的化合物，在形成过程中水分子是依靠氢键来形成一种带有大孔穴和小孔穴的结晶晶格体，其中这些孔穴会被小的气体分子填充。由于其经常在天然气或凝析油管道中形成从而造成阀门、管道以及一些处理设备的堵塞， 因而天然气水化合物的防治对于石油天然气工业的发展具有重要的意义 凡事有果必有因，水化合物的出现必然是有原因的，形成天然气水化合物首先的重要条件就是在天然气中需要含有一定量的水分，并且水要处于一种过度饱和的状态，更有甚者还有可能出现液态状的游离水；其次还需要有一定的压力和适宜的温度。也就是说水化合物的形成除了和天然气的组成及组分和液态游离水的含量有关系以外，还与温度和压力有很大的关联。只有在系统中气压高于水化合物的分解压力的情况下，才有可能产生经水蒸气饱和了的气体自发形成水化合物的情况。从热力学的角度来分析也就是，天然气水化合物的自发形成并不是说水蒸气必须要把气体饱和，只要管道系统中的蒸汽压能够高于在水化合物晶格表面上的水蒸汽压就会产生水化合物的自发生成。除此之外，水化合物的生成还有一个辅助条件就是气流的留滞区。在上面所说的两个条件下的生产和运作的过程中，如果遇上有很快的节流或气流方向突变极快、温度降级、压力出现波动等情况就有可能水化合物出现堵塞问题 水化合物堵塞是有极大危害的，假如情况严重时，这些水化合物可能会把管线、阀门、井筒和设备堵塞住，进而会对天然气的一系列的正常运作即开采、集输和加工方面产生极大的影响。只要在一定的条件下，这些天然气水化合物就可以产生在管道、阀门及地球表层多孔隙介质的孔中，这样就会对油气的生产以及储存运输产生十分大的危害 为了预防管道中的含水化合物可能产生的危害，就需要防止水化合物的生成以及了解生成后需要怎样处理 首先最关键的是预防。 为了有效地避免新建成的天然气长输管道存在缺陷和隐患，必须在投入生产之前对其进行简单的试压。在用水作为介质来进行管道试压的时候，试压清管以后在管道里面仍然会存在少量的水。在建成的，天然气长输管道投入生产以前务必要对其进行专业的干燥处理。其实对天然气长输管道采用的干燥处理，无论选择哪一种方式来进行干燥，首先要必须弄清楚所采取的方法的工作原理、所适用的范围、干燥工艺及其方法的优点和缺点等等，也只有经过这样严密筛选出的方法才可能是干燥效果最好、干燥效率最高、最经济适用、最安全无虑、最环保节能。专业人员根据对国内外已经实行的干燥管道处理工程，通过对各种选定的管道干燥方法采取对比和研究，得出了各种环境条件下在天然气长输管道进行干燥处理过程中，干燥效果最优、干燥效率最高、最经济实惠、最安全、最节能环保的干燥方法。经研究的表明：输管道在结束试压排水之后，假如未进行及时干燥处理，不存在内防腐表层的输管道的管线内壁液态游离状的水和管道里面的空气将会出现所谓的吸氧腐蚀，所持续的时间越长，水化合物对管道的腐蚀程度就越大，就会干扰管道的正常运营寿命，从而使管道的安全性能大幅度的下降。而含有内层防腐的管线却只有在其内层防腐层遭受到损坏之后才会产生腐蚀问题；采取干空气对含有内层防腐设备的管道选用干空气来对其进行干燥处理，内壁的游离水能轻易的被清管器所吸收，并且清管器本身几乎没有产生破损，能把内壁的游离水均匀的放在管道内壁，保障了干空气的完全吸收。因而，设有内层防腐保护的管道采取干空气进行干燥的效率较高。没有内层防腐保护的管道采取干空气法进行干燥，因为管道里面的许多小起伏，造成泡沫的清管器在运作的时候未能充分的吸收管道里面的水分，因为管道里的摩擦大，泡沫清管器的运行速率慢，只有通过清管器数量的增加，降低管道里空气的裸露点；而真空干燥对于没有内防腐层的管道的干燥效果非常好。进行真空干燥处理之前，先确保管道的末端没有明水之后，再接上需要的干燥罐，达到接近与大气露点相接近的状态之后，密封管道出口处，连上真空设备准备干燥处理，此刻真空设备的功能才会充分的发挥，增快干燥管道的速度，达到最高的干燥效率；在干燥的过程中，各工艺的管线口直径不均一、连接相当复杂，因为不能协助通球，只可以进行干空气的吹和扫，这样必然会有些许死水未能彻底吹出去，假使一直使用干空气来干燥，不仅仅是所需的时间较长，而且效果也不是很好。真空干燥法不会有这种问题产生。在使用真空干燥之前，先使用空气或者干空气吹扫，一直到不再出现，然后进行真空干燥处理，不论管线多繁琐，残存的水分都能彻底地蒸发 对于输管道进行干燥处理的方法根据不同形式的划分也可以分为物理方法和化学方法。其中物理方法包括脱除法和加热保温法 脱除法是把能够生成水化合物的部分，即水和分子量小的烃类或是降低气体到一定的含量达到破坏水化合物形成基础的目的，对于水脱除来说，至今已经有了溶剂吸收、冷冻分离、固体燥剂吸附以及膜分离等技术。其中三甘醇溶剂吸收法是现在最普遍应用的，一般要求为：露点的温度需要低于管道沿途的最低温度大约515摄氏度，对于水的量的要求因国内外而异，国内外要求不同，大致在17125mgm3范围内，脱完水后需要处理此过程中产生的水。除了使水化合物形成的气体组成成分，还有通过降压而在重组分里面分出来的轻成分，一般情况下需要对轻组分进行持续缩压来实现远程的输送。相对于比较轻的油类流体而言，往往这类脱除方法是十分不好的，然而对于相对较重的流体来说，这样的脱除法的脱除效果也不是十分理想，很有限；另一种加热保温法是通过对流体进行加热使得其温度能够保持高于形成水化合物的平衡温度。如果管道类型是海底管道的话，保温方法可以是包裹住绝热层进行保温。如果是陆地管道，可以掩埋管道或者将其绝热达到减少热量损失的目的。而对于天然气管道来说，就得让它的流动温度能够稳定在水露点之上，通常在节流前用水套加热炉和蒸汽逆流式套管换热器对天然气进行加热保温 化学方法则是通过向管道内添加一定的化学添加剂，使形成水化合物所需的结晶速率、热力学的条件或是其集聚的形态发生变化，从而使得流体能够稳定持续的流动。一般常用的化学添加剂有两类，包括动力学抑制剂和热力学抑制剂，这两种添加剂都有其自身的作用原理。其中动力学抑制剂是依据分子作用中的不同的机理，又将其分为水合物聚集抑制剂、水合物生长抑制剂以及具有双功能作用的抑制剂，生长抑制剂有使水化合物晶核的生长速度得到延缓的作用，从而使得其即使出现短时间的流体留滞也不会由于过度的生长而出现