水合物形成与防止1-

天然气水合物形成条件在天然气输送过程中，经常会出现水合物堵塞管道的情况，请大家讨论一下，天然气水合物形成的主要条件及如何预防水合物的形成。

1 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、阀门和设备，从而影响天然气的开采、集输和加工的正常运转。

只要条件满足，天然气水合物可以在管道、井筒以及地层多孔介质孔隙中形成，这对油气生产及储运危害很大。

2 天然气水合物的性质和形成:2.1 水合物的性质及结构天然气水合物为白色结晶固体，是在一定温度、压力条件下，天然气中的烃分子与其中的游离水结合而形成的，其中水分子靠氢键形成一种带有大、小孔穴的结晶晶格体，这些孔穴被小的气体分子所充填。

形成水合物的首要条件是天然气中含水，且处于过饱和状态，甚至有液态游离水存在;其次是有一定条件的压力和低于水合物形成的温度。

在上述两种条件下的生产运行过程中，如遇压力波动、温度下降、节流或气流流向突变很快就可能形成水合物堵塞。

2.2 水合物的生成条件天然气水合物生成除了与天然气组分、组成和游离水含量有关外，还需要一定的压力和温度。

下式即为水合物自发生成的条件：M+nH2O（固、液）=[M·H2O]（水合物）也就是说，只有当系统中气体压力大于它的水合物分解压力时，才有可能由被水蒸气饱和的气体M自发地生成水合物。

由热力学观点看，水合物的自发生成绝不是必须使气体M被水蒸气饱和，只要系统中水的蒸汽压大于水合物晶格表面水的蒸汽压就足够了。

此外，形成水合物的辅助条件是：气流的停滞区。

2.3 长庆气田天然气水合物形成的基本参数及防治工艺根据长庆气田天然气组分，采用节点分析软件分析，计算压力在6～20 MPa时其水合物形成温度为14.5～22.3℃。

一般开井初期井口压力在20MPa 以上，采气管线按25MPa压力设计。

根据下游用户交接点的压力情况，反算得出集气支、干线设计压力为6.4MPa。

管道中天然气水合物的形成与防治技术作者：尹鹏飞来源：《中国科技博览》2014年第05期摘要：在输送天然气过程中，易出现天然气水合物堵塞管道的情况，给天然气输送带来安全隐患。

本文从天然气水合物的结构出发，研究天然气水合物的形成机理，并给出管道输送过程中天然气水合物的防治方法，保障天然气管道输送的安全。

关键词：天然气水合物；管道；形成；防止【分类号】：TV541.2天然气水合物一词最早出现在1811年Davy所著的书中。

19世纪30年代初，由于天然气水合物引起的输气管道堵塞问题给天然气工业带来了诸多麻烦，输气管道中的天然气水合物逐渐引起人们的关注。

1934年，Hammerschmidt发表了天然气水合物造成输气管线堵塞的相关数据，人们开始更加详细地研究天然气水合物的性质[1][2]。

1.天然气水合物的结构在水的冰点以上和一定压力条件下，天然气中的气体组分（如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物）和液态水形成的水合物，称之为天然气水合物（Natural Gas Hydrate）。

天然气水合物是白色结晶固体，外观类似松散的冰或致密的雪，相对密度为0.96～0.98[3]。

天然气水合物可用M·nH2O表示，M代表水合物中的气体分子，n为水合指数（也就是水分子数）。

天然气水合物是一种非化学记量型笼形品体化合物，即水分子（主体分子）借氢键形成具有笼形空腔（孔穴）的品格，而尺寸较小且几何形状合适的气体分子（客体分子）则在范德华力作用下被包围在品格的笼形空腔内，几个笼形品格连成一体成为品胞或晶格单元[4][5]，如图1所示。

以往研究结果表明，天然气水合物的结构主要有两种。

相对分子质量较小的气体（如CH4、C2H6、H2S、CO2）水合物是稳定性较好的体心立方晶体结构（结构Ⅰ），相对分子质量较大的气体（如C3H8、iC4H10）水合物是稳定性较差的金刚石型结构（结构Ⅱ），如图2所示。

水合物生成的抑制1背景1.1水合物的形成条件水合物合成条件：必要条件一液相水的存在、高压低温条件（即①气体处于水汽饱和或过饱和状态并存在游离水；②有足够高的压力和足够低的温度）；辅助条件一压力波动、气体流向的突变、晶种的存在。

水合物生成需要一定的条件，促使水合物生成的重要条件有3个：（1）有足够高的压力条件。

在系统压力足够高时，才能促使饱和水蒸气的气体形成水合物；（2）有足够低的温度条件。

在系统中的温度小于临界温度时，才有可能生成水合物；（3）天然气中含有足够生成水合物所需要的水分。

另外，由现场的实际经验可以知道，气体压力变动、气体流动方向改变所导致的涡流、可能存在的酸性气体、水合物晶核的诱导等因素对水合物的形成也存在影响。

除温度、压力和含水量等三个主要因素外，油气井的产量、运输管线的长度、运输油管的直径、运输油管中气体的温度、压力变化以及管线埋藏的环境也对水合物形成产生影响。

1.2运输管线中天然气水合物的形成原因高压、低温：管线中高压、管线所处环境低温；水合物晶种存在：井筒内有加剧天然气水合物形成的晶种存在，加上井温偏低，遇凝析水便会形成天然气水合物堵塞。

节流降温效应：埋地管线积液处、分离器出口变径处（分离元件）、排污阀、弯头、三通和分离器积液包等部位。

这些部位由于节流降温效应，加上未采取加热保温措施，必然会发生天然气水合物堵塞。

积液（聚积的液体）：为天然气水合物的形成提供了物质基础。

导致积液的原因是：（1）部分气井井口温度较高或出站计量温度控制较高，管线下游末端温度较低，增加了管线的含水量；（2）管线高低起伏较大，大量凝析水或气田水易聚积在管内低洼处，不仅使天然气与积液形成段塞流，增大流动阻力，更会因节流效应导致天然气输送温度降低，最终形成大量天然气水合物堵塞管线。

井筒中的污染物:钻完井的残留物、生产过程中加注的缓蚀剂及腐蚀产物等，也会引起井筒和地面设备管道堵塞，造成气井不能正常生产。

1.3危害在天然气输送管道及多相混输管道中，低分子量烃类及硫化氢、二氧化碳等气体和管道中的水，在一定的温度和压力条件下会形成水合物，轻则使气流通道减小，重则将导致管道或设备堵塞，从而堵塞管道，严重制约气井的开发，影响安全生产。

( 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。

天然气水合物的形成机理及防治措施X刘　佳,苏花卫(中原油田分公司,河南濮阳　457061) 摘　要:天然气水合物是在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结晶体。

在天然气开采加工和运输过程中,会堵塞井筒管线阀门和设备,从而影响天然气的开采、集输和设备的正常运转。

本文通过分析天然气水合物的形成条件,得出了几条具有实际意义的水合物防治措施,对天然气的安全生产具有一定的现实意义。

关键词:天然气水合物;形成条件;防治措施 中图分类号:T E868 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)13—0049—02 天然气水合物是在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结晶体,外观形似松散的冰或致密的雪,它的相对密度为(0.8～0.9)[1];天然气水合物是一种笼形晶状包络物,即水分子借氢键结合成晶格,而气体分子则在分子力作用下被包围在晶格笼形孔室中;天然气水合物极不稳定,一旦条件破坏,即迅速分解为气和水。

在天然气开采加工和运输过程中,在管道中形成的水合物能堵塞井筒管线阀门和设备,从而影响天然气的开采、集输和设备的正常运转。

只要条件满足,天然气水合物可以在管道井筒以及地层多孔介质孔隙中形成,这对油气生产和输送危害很大。

1　天然气水合物形成的条件1.1　水分生成水合物的首要条件是具有充足的水分[2],即管道内气体的水蒸气分压要大于气体-水合物中的水蒸气分压。

若气体中的水蒸气分压低于水合物中的水蒸气分压,则不能形成水合物,即使已经形成也会融化消失。

1.2　烃类及杂物研究表明,烃类物质并不是全部都可以形成水合物,直链烷烃中只有CH 4、C 2H 6、C 3H 8能形成水合物[3],支链烷烃中只有异丁烷能形成水合物。

此外,天然气中的杂质组分H 2S 、CO 2、N 2和O 2等也可促使水合物的生成。

通常,天然气组分中C 2以上烃类含量不高,它们主要形成I 形水合物。

水合物的形成及防冻堵措施(四)汇报人：日期:CATALOGUE目录•水合物形成机理•水合物形成的影响因素•水合物形成的防止措施•水合物形成的控制技术•水合物形成的实验研究•水合物形成的应用前景水合物形成机理03气体浓度01压力02温度高温高压低温高压诱导期在生长阶段，水合物晶体开始生长，吸收周围的水分子并形成稳定的水合物。

这个阶段的速度较快。

生长阶段平衡阶段水合物形成的动力学过程水合物形成的影响因素不同气体的形成温度不同高压条件下气体分子更容易与水分子结合形成水合物。

水合物形成的压力范围因气体种类而异不同气体的形成水合物的压力范围不同，例如甲烷在0.7-1.2MPa左右即可形成水合物，而氮气需要更高的压力。

气相组成的影响气相组成中，气体种类越多，形成水合物的趋势越大混合气体中，如果包含易形成水合物的气体（如甲烷、乙烷等），则更有可能形成水合物。

气相组成中，气体浓度越高，形成水合物的趋势越大在混合气体中，如果某种气体的浓度较高，则更有可能形成该种气体的水合物。

液相组成中，杂质种类和浓度会影响水合物形成液相水中含有杂质时，这些杂质可能会与气体分子相互作用，影响水合物形成。

例如，某些离子可能会干扰气体分子与水分子的结合，从而抑制水合物形成。

要点一要点二液相组成中，电解质浓度也会影响水合物形成电解质的存在可能会改变水的性质，从而影响水合物形成。

例如，某些盐类可能会降低水的冰点，从而抑制水合物形成；而某些酸类可能会提高水的冰点，从而促进水合物形成。

液相组成的影响水合物形成的防止措施蒸汽加热电热丝加热热水循环030201添加防冻剂酸碱中和离子交换保温材料热水保温高温保温水合物形成的控制技术冷却控制法是通过降低流体的温度来防止水合物形成。

在某些情况下，冷却控制法比加热控制法更有效。

例如，在处理天然气时，冷却天然气可以使其处于低温状态，从而降低水合物形成的可能性。

冷却方式可以是压缩制冷、液氮制冷等。

然而，冷却控制法也存在一些缺点。

采气期输气管线水合物形成原因影响及预防作者：张存来源：《中国科技博览》2016年第03期[摘要]冬季自采气井中采出的气体中含有水份，当采出气体处于含水的饱和状态或有液态水存在，或压力波动大时便会在管线内壁粗糙处、阀门闸板及管线弯头处甚至井筒内形成水合物。

天然气的水合物是水和天然气的冰状结晶化合物，形成水合物的危害在于，堵塞冻结正常采气的管线或闸门，影响正常采气，严重的会使管线的横剖面全部堵塞，无法正常采气。

因此必须采取必要的方法，防止水合物的形成。

本文对气井冬季生产时水合物的成因进行了分析，结合生产实际中总结摸索出的经验，提出了预防水合物形成的方法。

[关键词]输气管线水合物成因影响及预防中图分类号：TE832 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0070-021、引言喇储气库的主要作用是调峰，即：夏季把过剩的油田伴生气经过处理后通过地面设备注入地下储存，冬季用气量大，气源不足时再将天然气从地下采出，弥补用气量的缺口。

在采气期，由于采出的气体含有一定的水份和携带的固体小颗粒，生产过程中，由于温度、压力及成核条件同时存在，采出的天然气中水合物便在管线、阀门及弯头处甚至井筒内形成。

水合物形成后，影响管线的输气能力，严重时会堵塞管线甚至造成停产。

由此可见，在采气期预防水合物形成，是完成采气任务的保证。

本文就水合物的成因、影响及预防，结合生产实际进行分析说明。

2、采气时期水合物的成因及条件2.1 采气生产过程中水合物的生成条件天然气水合物是水和天然气的冰状结晶化合物，典型的分子式是CH4（H2O）n，其中n 的典型区间为6～9。

天然气的水合物外观类似松散的冰或致密的雪，为白色结晶体。

下图为喇储气库气井采气过程中实际生成的水合物照片。

采气生产过程中水合物形成过程类似于盐类的结晶过程，通常包括成核阶段和生长阶段，主要由过冷度或过饱和度引起亚稳态结晶。

水合物成核是指形成具有临界尺寸的、稳定的水合物晶核的过程；水合物生长是指稳定核生长到固态水合物晶体的过程。