水合物形成与防止

水合物形成和预防，重庆科技大学石油工程学院制作，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院制作，天然气水合物形成和防止，天然气水合物形成条件概述天然气水合物温度或压力确定水合物处理措施，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，概述，天然气水合物3360天然气水合物：是由水分子和碳氢气体分子组成的结晶固体简单化合物(MnH2O)的形成场所，由渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程系制作。第一，概述，外形：是冰雪，一般是白色。晶体排列成紧凑的晶格框架，非常像冰的结构。表1甲烷天然气水合物和冰特性(1997年Sloan和Makagon引用)，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，第一，概述，微博上的清水水合物，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产闸阀内有大量水合物，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆学期技术学院石油工程学院制作，一、概述，水合物的有害水合物在管道中形成，堵塞管道，减少天然气输送量，增加管线压差，破坏附属装置等危害，可能发生严重的管道事故； 水合物在油井中形成，可以堵塞油井，减少油气生产，损坏油井中的零件，甚至中断油气井。水合物在地层多孔介质中形成，堵塞油气井，降低储层孔隙度和相对渗透性，改变储层油气分布，改变地层流体流向油井的渗流规律，由于这种危险，油气井的产量下降。渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，2，天然气水蒸气含量，水蒸气含量表达绝对湿度：天然气1立方米所含水蒸气(克)，饱和水蒸气含量：饱和状态下1立方米水蒸气含量。W2100kPa时间标准修正：150 c 苕200C，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，2，天然气水蒸气含量，二氧化碳水蒸气含量，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，2，天然气水蒸气调查：约1680千克(水)/106m3，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，3，天然气水合物形成条件，1，天然气水合物分类天然气水合物分类，有两种分类方法。天然气水合物根据生产环境可以分为海底天然气水合物和基地天然气水合物。天然气水合物可根据结构类型分为类型、类型ii、h三种结构。石油天然气产业的天然气水合物结构一般为型和型。渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，3，天然气水合物生成条件，2，天然气水合物结构，I型结构：例如，CH4，H2S，CO2，C2H6作为一个气体分子进入类型II结构：N2，oo必须形成像汽油这样的大分子，或者像正丁烷这样的大分子和像甲烷这样的小分子气体。，图1天然气水合物晶体结构和天然气类型和水合物结构类型，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，3，天然气水合物形成条件，3，天然气水合物相状态，图1.4纯成分天然气数H水合物；G-气体碳氢化合物；L2-液态烃L1-富水相；I-冰床，图1.5混合气体水合物形成相图H水合物；G-混合气体碳氢化合物；O-临界点L2-富烃液相；L1-富含水的液体相；I-冰床，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆学期技术学院石油工程学院制作，3，天然气水合物形成条件，图1.4显示了从典型纯天然气成分生成的水合物p-T相图。在插图中，实线绘制的曲线是三相轨迹线。AB线表示水合物(h)、纯气体碳氢化合物(g)和冰(I)之间的相平衡。BC线表示水合物(h)、纯气体碳氢化合物(g)和富含水的相(L1)之间的相平衡。CD线表示水合物(h)、液态烃(L2)相和富含水的相(L1)之间的相平衡。如果水合物生成气体是混合气体，情况就会变得有点复杂，因为水合物生成曲线可能与气体混合的相包络曲线相交(图1.5)。图中的AB、BC和DE曲线对应于图1.4中的AB、BC和CD线，图1.5中的CD线表示水合物(h)、天然气烃(g)、富含碳氢化合物的液体(L2)和富含水的液体(L1)处于平衡状态。渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，3，天然气水合物生成条件，4，水合物生成动力学机制，初始条件：压力和温度不稳定簇：一旦气体粘连：不稳定簇通过初始核和增长：水合物生成区域值泛(fan)流入水中，立即非面接触稳定集群。提高无程序性。边界值，晶体开始生长。图5水合物生成的运动机制图，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，3，天然气水合物生成条件，5，天然气水合物生成条件，水合物生成气体成分，成分和自由水含量相关，还需要特定热力学条件，即特定温度和压力。水合物自发生成条件：渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院制作，3，天然气水合物生成条件，水合物生产的第一个条件是p分解水合物272K，因此p=1.9MPa，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程大学生产，4。水合物形成温度和压力的确定，(2)天然气水合物p-T图的回归分析方法，为便于计算机应用，将密度之间的天然气水合物p-T图(图1.6)回归到计算公式。p，t分别表示图1.6中水合物生成线任意点的压力和温度：渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，4。水合物形成温度和压力测定，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，4。水合物形成温度和压力的测定，格式，P-气体压力，MPa；P*-基准压力；-气体密度；t-gas温度，c .渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，4 .确定水合物形成温度和压力如果知道天然气的相对密度和温度，则使用选择式(1.1)至(1.7)的相应公式计算水合物形成压力。如果已知相对密度和压力，则可以在可选(1.1)到(1.7)中重复相应的公式，以获得水合物形成温度。同样，使用插值方法在两条曲线之间计算相对密度。例1.2已知寻找水合物生成压力。解决方案：是渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆学期技术学院石油工程学院制作，4 .水合物形成温度和压力的确定，(3)在其他经验公式下，针对前苏联其他天然气田提出了这几种天然气水合物预测公式，其温度范围限制为0-250C。、1、11、LG、7、14、0477、0，602，0，LG，01841，0，(，0381，0，4914，1，LG，0577，0，891，0、LG、00505、0，(，0497，0，085，0，LG，2，2，-，=，=，=，p，t，t，p，t，t，p，p，t确定水合物生成温度和压力，(4)水合物生成条件预测的二次多项式，以及气体密度为0.6-1.1的各种天然气，在压力小于30MPa时生成水合物的条件方程式如下：表达式中在a-T=273.1K时生成水合物的平衡压力；k，与-气体密度相关的系数，表7系数k与气体密度的关系，(，)，(，)，b，-，-，-，-，=，2，1，273，1。273，LG，t，k，t，a，p，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院制作，4。形成水合物的温度和压力测定，3 .相平衡计算方法，在天然气水合物分解过程中，气体的相对密度Katz于1940年首次提出了基于气固平衡常数估算天然气水合物生成条件的方法，特别适用于含油气含量大的气体和6.9MPa以上压力导致准确度下降的典型烷烃的无硫天然气。渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，4 .水合物形成温度和压力的确定，用作相平衡常数计算天然气水合物发生条件：的平衡常数；成分固体相摩尔分数；成分的气相摩尔分数；成分，I，k，I，x，I，y，y，k，I，I，I，I，I，I，-，-，-，-，-，水合物形成温度和压力分别针对不同的气体，卡茨等可以在不同的温度和压力下实验测量平衡常数k值，绘制适当的曲线，并应用适当的状态方程进行计算。为气体混合物生成的水合物为哈式：=，n，I，n，I，I，x，k，y，1，1，1，1，1，1，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科学技术院石油工程学院制作必须满足水合物形成温度和压力测定、多组分系统露点计算方法类似的计算方法。在给定压力下确定水合物形成温度的步骤，假设1)一水合物形成温度。2)确定每个组件的唯一键值。3)为每个组件计算yi/key。4)评价；5)，则重复步骤1)到4)。对于已知温度，确定压力的步骤与上述相同，这个过程经常以表格方式呈现。如果天然气的H2S浓度超过30%，可以认为这种天然气形成水合物的温度大约与纯H2S形成水合物的温度相似。4 .水合物形成温度和压力测定，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，4。水合物形成温度和压力的确定，如27.6MPa压力下形成水合物的温度(组成和计算结果如下表所示)，表8气体组成和计算结果，渤海石油系列教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院生产，4 .水合物形成的温度和压力为4 .天然气水合物如上所述，各有水星(或冰、液态水或水蒸气)的两种结构。认为，水合物状态相对于纯净水状态(冰、液体或蒸汽状态的水)有利时，会形成水合物，一般认为，纯净水状态转变为水合物状态包括两个阶段：纯净水(相)填充空水合物格子(相)。空气水合物填充气体的水合物格(h相)。这里，h用于识别考虑的三种状态，哪些状态在能量上有利取决于其状态是否有最低的化学位。对于水合物生成相平衡系统，水的水合物相(h相)和富水相(w相)的化学位置必须如下：即渤海石油系教育教材多媒体课件，重庆科技大学石油工程学院制作，4。水合物生成