防止水合物形成的方法和解除水合物冰堵的措施

防止水合物形成的方法和解除水合物冰堵的措施根据天然气水合物形成的主要条件，天然气中饱和水蒸气是形成水合物的内因，温度和压力是形成水合物的外因。

所以，防止水合物形成可以从两方面考虑，一是提高天然气的温度，二是减少天然气中水汽的含量。

提高天然气的流动温度，即在截流阀前对天然气加温，或者敷设平行于输气管线的伴热管线，使天然气流动温度保持在天然气中水露点温度之上，可以防止天然气水合物的形成。

一、天然气水合物的危害天然气水合物是石油、天然气开采、加工和运输过程中，在一定温度和压力下天然气与液态水形成的冰雪状复合物。

严重时，这些水合物能堵塞井筒、管线、设备，从而影响石油、天然气的开采、加工和运输。

天然气水合物一般形成在阀门、管线、设备的节流处，或者设备设施地势低洼处。

二、天然气水合物的生成条件形成天然气水合物首要条件是天然气中含水，且处于饱和状态，甚至有游离态水的存在；其次是有一定条件的压力和低于水合物形成的温度。

三、解除水合物冰堵如果输气管线某处由于某种原因，已形成水合物，造成冰堵，就得及时解堵。

解除冰堵的措施有三，其一是加热解堵，二是降压解堵，三是注抑制剂解堵。

1、加热解堵法即在其形成水合物的局部管段，利用热源（如热水、蒸气）加热天然气，提高天然气的温度，破坏天然气水合物的形成条件，达到水合物分解，并被天然气带走，从而解除水合物在局部管段的堵塞。

如果气体被有效加热水合物将不能形成，或已形成的水合物将融化。

对于输送管道来说，使用一个在线加热器在气体进入管道之前对液体加热时很普通的事，液体应加热足够的时间以达到其在流出管道高于水合物的温度。

如果管道太长可以考虑分段加热，另一种方法是使用伴热线，即可使用电伴热也可以用流体伴热线。

2、降压解堵即在已形成水合物的输气管段，用特设的支管，暂时将部分天然气放空，降低输气管压力，破坏水合物的形成条件，即相应降低水合物的温度，在水合物的形成温度刚一低于输气管线的气流温度时，水合物就立即开始分解。

( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改天然气水合物的危害与防止(2021年)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes天然气水合物的危害与防止(2021年)一、天然气水合物在一定的温度和压力条件下，含水天然气可生成白色致密的结晶固体，称为天然气水合物(NGHnaturalgashydrate)，其密度约为0.88～0.99g/cm3。

天然气水合物是水与烃类气体的结晶体，外表类似冰和致密的雪，是一种笼形晶状包络物，即水分子借氢键结合成笼形晶格，而烃类气体则在分子间作用力下被包围在晶格笼形孔室中。

NGH共有两种结构，低分子的气体(如CH4，C2H6，H2S)的水合物为体心立方晶格；较大的气体分子(如C3H8，iC4H10)则是类似于金钢石的晶体结构。

当气体分子充满全部晶格的孔室时，天然气各组分的水合物分子式可写为CH4·6H20，C2H6·6H20，C3H8·17H20，iC4H10·17H20，H2S·6H20，CO2·6H20。

水合物是一种不稳定的化合物，一旦存在的条件遭到破坏，就会分解为烃和水。

天然气水合物是采输气中经常遇到的一个难题之一。

二、天然气水合物的危害及成因1.天然气水合物的危害在天然气管道输送过程中，天然气水合物是威胁输气管道安全运行的一个重要因素。

能否生成水合物与天然气组成(包括含水量)、压力、温度等条件有关。

天然气通过阻力件(如节流阀、调压器、排污阀等)时，天然气压力升高，气体温度下降。

- 94 -腐蚀防护石油和化工设备2017年第20卷天然气管输中水合物生成的影响因素及防治李健，曹宇，高杰，邢龙（中海福陆重工有限公司， 广东 珠海 519000）[摘 要] 天然气管输过程中可能产生和聚集水合物，其危害是堵塞管路、影响产量等。

水合物生成的因素有：天然气中CO 2、H 2S等组分含量、温度压力、盐类、蜡析出等。

目前防治水合物大多采用：除水法、加热法、降压法、注入化学药剂法等。

常用的化学药剂有热力学抑制剂、动力学抑制剂、防聚剂。

常用的水合物堵塞治理方法有：降压法、加热法、机械法等。

[关键词] 天然气管输；天然气水合物；影响因素；防治措施作者简介：李健（1988—），男，山东菏泽人，2014年毕业于中国石油大学（华东）油气储运工程专业，硕士，助理工程师。

现从事海洋装备制造工作。

图1 水合物生成曲线天然气水合物（以下简称水合物）是天然气与水在高压低温条件下形成的一种笼型晶体。

目前，在石油工业生产尤其是在天然气输送管路中，水合物存在生成和聚集的可能。

其主要危害有堵塞管路、降低产量等，因此在油气生产中应尽量避免水合物的生成和聚集。

1 水合物生成条件及影响因素1.1 水合物生成及堵塞的条件水合物的生成是一个多阶段、复杂且具有系统性依赖性的过程，影响水合物生成的因素有热力学、动力学、传质、传热等，水合物的形成必要条件有[1]：(1)有足够的水分；(2)已形成空穴结构；(3)具有一定的温度和压力；(4)气体处于脉动紊流等激烈扰动，并有结晶中心存在。

从图1中可以看出，水合物的生成区域位于P-T 曲线的上方，这就意味着温度越低，压力越高，越容易形成水合物。

水合物堵塞管道共有5个步骤[17]：管道中有游离水存在；水合物颗粒在管道壁上生成，并沉积在管道壁上；水合物沉积后管道流通面积减小，加速了管道的压降和节流温降；水合物积累到一定厚度时，水合物与管道壁之间的凝聚力小于重力和剪切力时，水合物开始脱落；脱落的水合物在管道中不断聚集最终形成堵塞。

冰堵、防冰堵及冰堵的应急处理摘要:针对新投产的天然气管道及站场设备，在冬季气温降低时节产生冰堵现象。

采取有效的预防措施及良好的处理方法，是输气场站安全运行的重要保障。

通过对场站冬季运行情况分析，总结冰堵产生原因，阐述有效的预防措施及处理方法。

一、产胜冰堵的原因天然气中的一些组份(甲烷、乙烷等)与水分子在特定压力、温度条件下形成的白色结晶体,类似致密的冰雪，密度为0.8--0.9g/cm2。

学术称为水合物，俗称可燃冰。

天然气在管道中输送时，在高压低温环境下易形成水合物，形成温度可高于0°C。

天然气场站水合物形成条件：1、输气设备及管路中有液态水存在，输送气体的温度低于水露点;2、输送的气体压力高,环境温度低;3、其它条件:力波动、气体经过过滤、调压、弯头等设备由于流速、流向的突变产生的气体扰动和节流等现象。

根据冬季生产运行实际情况来分析，场站的调压撬、过滤器等输气设备容易产生冰堵，产生冰堵的时间在气温降低时期。

场站输气设备发生冰堵的原因主要表现在以下方面:1、气质原因，气体脱水效果不高，含水大，水露点高;2、工艺设备原因，场站并未设计气体加热装置和抑制剂加注工艺,不能达到抑制水合物形成条件;3、运行环境原因,在冬季分输过程中，场站都需要经过节流降压过程，降压会导致气体温度下降(压力每降1Mpa,温度降低3~5°C) ;4、输送压力影响，管道冬季运行压力为3.5一4Mpa,达到水合物形成的高压条件;5、其它原因，如:生产设备(阀门、过滤器、分离器、汇管)排污频次低，过滤器、分离器未加注甲醇等抑制剂。

由于以上因素存在，站场中的节流降压设备和过滤设备易产生冰堵。

二、冰堵预防措施由于输气站场产生冰堵现象的原因主要是水合物的产性，所以只要破坏水合物的形成条件，即可有效的预防冰堵现象产生。

1、工艺设备方面:(1)、冬季运行前，对分离器、过滤器、汇管、阀门等设备进行定期排污，每周进行3- 4次;冬季运行过程中,对汇管、阀门进行排污，每周2次;冬季运行前要对分离器、过滤器等设备的滤芯进行检查清除设备中存在的水分及杂质，有条件的加注甲醇抑制剂;(2)、进入冬季运行时，要定期对调压设备进行切换运行，平衡调压阀前后压力,对引压管进行吹扫，每月进行2次;(3)、冬季生产运行中，根据场站生产实际情况每月对过滤器、分离器进行排污及滤芯检查,清除污物积液更换甲醇抑制剂;2、保温加热设备方面:对伴热带加热效果进行观测，更换损坏的伴热带及保温棉，使其达到保温加热效果;3、对易发生冰堵的设备进行检查维护，并制定相应的应急处理措施;4、防冰堵物资及设备备件准备:热水器、保温棉、胶带、伴热带、电缆、甲醇、等物品配备齐全，滤芯、阀口垫、密封圈等设备易损件准备齐全。

冰堵成因及解决措施1.管道形成冰堵条件(1)天然气中含有水份；(2)天然气在一定的压力条件下温度低于形成水合物的临界温度；(3)存在一定的扰动（这点发生的概率很小，但可加速冰堵）。

2.管道形成冰堵原因天然气某些组分与水分在一定温度、压力条件下形成的白色晶体，外观类似密致的冰雪即水合物。

3. 集输管道发生冰堵特征：(1)管道输气量发生非正常变化，一般会下降；(2)管道有明显压降，并伴有震动；(3)冰堵点管表温度低于上下游管表温度，一般在5℃以下；(4)有明显的紊流撞击管道造成的气流声；(5)管道两侧的土含有一定的水分并且有略微的冻结现象。

4.冰堵点位置判断(1)可以根据管道冰堵特征判断；(2)冰堵点一般出现在小管径的阀门和转弯弯头下游端；(3)干线冰堵点位置一般出现在弯头角度比较大的地方，并且埋设深度较浅，在冻土层以内。

5.预防冰堵措施(1)脱除天然气中的水分，降低水露点，是水蒸气不致冷凝为自由水，例如增加天然气脱水设备；(2)压力降低至一定温度下水合物的生成压力以下；(3)设法提高天然气的温度；(4)向气流中加入抑制剂，降低水化物的形成温度，例如甲醇。

6.冰堵点处置措施(1)在冬季发现不正常压降时应立即上报相关单位，确认无设备故障或管线泄漏造成的压降，即可初步判断为冰堵；(2)在冰堵不严重时利用化学制剂以抑制水合物的形成。

在管线内加注乙二醇或者甲醇用以抑制水合物的形成。

也可选择地采取减压措施。

当压力足够低，水合物将不会形成或以形成的水合物也将融化。

减压被作为一个补救措施用于融化已经形成的水合物。

在作业完成后应及时进行清管作业，防止醇类抑制剂腐蚀管道内壁，造成次生损坏；(3)在冰堵比较严重时，应首先关停压缩机。

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。

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。