第三章_防止天然气水合物形成的方法
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1、天然气输送工艺
天然气输送工艺第一章天然气的基本性质一、天然气的定义广义的天然气：指地壳中一切天然生成的气体，包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等。
狭义的天然气：指自然生成的，以饱和烃类为主的烃类气体以及少量的非烃类气体组成的混合气体，其主要成份为甲烷及少量乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及以上烃类气体，并可能含有氮、氢、二氧化碳、硫化氢及水蒸气等非烃类气体及少量氦、氩等惰性气体。
二、天然气分类天然气的分类有以下几种方法：1、按油气藏的特点分⑴气田气在开采过程中没有或只有较少天然汽油凝析出来的天然气。
其特点：该天然气在气藏中，烃类以单项存在，天然气中甲烷含量高（约80％一90%），而戊烷以上烃类组分含量很少，开采过程中一般没有凝析油同时采出。
⑵凝析气田气在开采过程中有较多天然汽油凝析出来的天然气。
其特点：天然气戊烷以上烃类组分含量较多，在开采中没有较重组分的原油同时采出，只有凝析油同时采出。
⑶油田伴生气在开采过程中与液体石油一起开采出来的的天然气。
其特点：天然气在气藏中，烃类以液相或气液两相共存，采油时与石油同时被采出，天然气中重烃组分较多。
2、按烃类组分来分⑴干气戊烷以上烃类可凝结组分的含量低于100g/m3的天然气。
干气中甲烷含量一般在90％以上，乙烷、丙烷、丁烷的含量不多，戊烷以上烃类组分很少。
大部分气田气都是干气。
⑵湿气戊烷以上烃类可凝结组分的含量高于100 g/m3的天然气。
湿气中甲烷含量一般在80％以下，戊烷以上烃类组分较高，开采时同时回收天然汽油。
一般情况下，油田气和部分凝析气田可能是湿气。
3、按含硫量分类⑴酸性天然气含有较多的硫化氢和二氧化碳等酸性气体，需要进行净化处理才能达到管输标准的天然气。
一般将含硫量大于20mg／m3的天然气称为酸性天然气。
⑵洁气硫化氢和二氧化碳含量少，不需要进行净化处理就可以管输和利用的天然气。
三、天然气的组分和性质1、天然气的组分天然气是一种以饱和碳氢化合物为主要成分的混合气体，组分大致可以分为三大类型，即烃类组分，含硫组分和其他组分。
天然气水合物的防治方法综述
天然气水合物的防治方法综述张嘉兴;陈思奇;贾贺坤;李欣洋【摘要】With deepening of oil and gas field development and continuous development of deep sea oil and gas fields, the generation of natural gas hydrate has great harm to oil and gas field development and pipeline transportation. In this paper, the formation mechanism and basic process of gas hydrate formation were introduced. Four methods to control the formation of natural gas hydrate were summarized, including drying method, such as dry air drying method;pressure control method, such as stepwise throttling method; heating method, such as water heating method, hot water pipe heating method, electromagnetic heating method; chemical inhibitor method, such as thermodynamic inhibitor method, kinetic inhibitor method and several new inhibitor method. And their respective application ranges and action mechanisms were analyzed, the future development trend of domestic hydrate inhibition technology was put forward.%随着油气田开发的不断深入和深海油气田的不断发展,天然气水合物的生成对油气田开发和管道运输均有很大危害.介绍了天然气水合物的形成机理和基本过程,概述了四种抑制天然气水合物生成的方法,分为干燥法,如干空气干燥法;压力控制法,如逐级节流法;加热法,如水套炉加热法、热水管加热法、电磁加热法;注入化学抑制剂法,如热力学抑制剂法、动力学抑制剂法和几种新型抑制剂法,并分析了各自的适用范围和作用机理,提出了国内今后的水合物抑止技术的发展方向.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】3页(P1216-1218)【关键词】天然气水合物;水合物防治;化学抑制剂;高效率【作者】张嘉兴;陈思奇;贾贺坤;李欣洋【作者单位】东北石油大学石油工程学院, 黑龙江大庆 163318;东北石油大学石油工程学院, 黑龙江大庆 163318;东北石油大学石油工程学院, 黑龙江大庆163318;东北石油大学石油工程学院, 黑龙江大庆 163318【正文语种】中文【中图分类】TE624经过大量实验研究表明，天然气水合物的生成过程不仅与天然气的组成成分、水的含量有关，而且与外界环境条件有关。
06版采气高级工问答题
三、简答题1.什么叫向斜？答：岩层向下弯曲，核心部位的岩层较新，外侧岩层较老。
2.什么叫闭合度？答：构造上最低一根闭合等高线到构造最高点之高差。
3.什么叫背斜？答：岩层向上弯曲，其核心部位的岩层时代较老，外侧岩层较新。
4.什么是断层？答：岩石在地壳运动的影响下，发生了破裂，并沿破裂面有显著位移的构造现象。
5.根据示意图说明背斜的主要构造要素。
答：背斜要素：a.倾角；b.脊；c.核部；d.翼部；e.轴；f.高点；g.长轴；h.短轴；i.闭合面积；j.闭合度（闭合差），图中闭合度＝550－300＝250。
6.什么是压裂？答：是在高于岩石破裂压力下，将压裂液和支撑剂挤入地层被压开的裂缝中，形成具有良好导流能力的裂缝，达到增加气产量的目的。
7.气井的酸化原理是什么？答：是在低于岩石破裂压力下，将酸液注入地层的孔隙和裂缝中，通过酸液与地层里的粘土、硅质、钙质等矿物间的化学作用溶解矿物，解除堵塞，扩大和增加气层岩石的孔隙和裂缝，从而达到恢复或增加井的产量的目的。
8.气井压裂增产的原理是什么？答：是通过提高地层的渗透率增产，压裂能够在地层内造出一条或数条人工裂缝，并填入支撑剂保持造出的裂缝。
由于裂缝的存在，有可能出现以下两种情况使气井获得大幅度增产。
a.压裂形成的裂缝使天然气在地层内的流动由径向流变成直线流。
b.压裂产生的裂缝也可能穿过夹层沟通原有气层以外的新气层，或者穿过低渗区沟通新气源。
9.土酸的作用原理是什么？适用于什么岩层？答：土酸中的盐酸能溶蚀地层中的碳酸盐类及铁铝等化合物，氢氟酸则能溶蚀地层中的粘土质和硅酸盐类。
土酸处理常用于碳酸盐含量少，泥质含量高的砂岩气层。
10.什么是土酸？答：就是盐酸与氢氟酸按一定比例配制成的混合酸液。
11.什么叫酸化？答：就是对以不同的酸液溶蚀气层孔隙和裂缝从而提高气层渗透率，使气井增产的方法的总称。
12.气驱气藏的主要特点有哪些？答：a.气藏的容积在开发过程中不变；b.气藏采收率高．一般在90％以上；c.采气中地层压力下降快，气藏稳产期较短。
天然气水合物的形成及处理
汇报完毕 谢谢大家！
天然气水合物容易堵塞的部位
• 如果是冰堵, 它应当处在低洼处最低点 下游距最低点较近的地方; 如果是水合物堵 塞, 应处在比冰堵远一点的地方, 但不会太 远。大的方位可通过听声音和看地形方式, 找出地势较为低洼容易积水的地方,以确定 管道发生水合物堵塞或冰堵的具体位置。
水合物解堵措施
• 1. 注入防冻剂法：一般可从支管、压力表短节、放空管等处注入防冻 剂, 降低水合物形成的平衡曲线。若管线或井筒内发生水合物堵塞, 可 注入甲醇、乙二醇、二甘醇等水合物抑制剂来解除堵塞。具体方法是 将水合物抑制剂加入井筒内, 溶解油管内的水合物, 并随产出气体流动, 解除管线内水合物的堵塞。 • 2. 加热法将天然气的流动温度升至水合物形成的平衡温度以上, 使已 形成的水合物分解。对于地面敷设的集气管线, 可采取在管外用热水 或蒸汽加热管线的方法, 但一般情况下应避免使用明火加热。实验研 究证明, 水合物与金属接触面的温度升至30℃~40℃就足以使生成的 水合物迅速分解 • 3. 降压解堵法卸压解堵的方法在现场应用较广泛。在井场,集气站或 集气管线已形成水合物堵塞时, 可将部分气体经放空管线放空, 使压力 在短时间内下降。当水合物的温度刚一低于管壁温度, 生成的水合物 立即分解并自管壁脱落被气体带出。
天然气水合物的危害
• 水合物在输气干线或输气站某些管段( 弯头) 阀 门、节流装置等处形成后, 天然气的流通面积减少, 从而形成局部堵塞, 其上游的压力增大, 流量减少, 下游的压力降低, 因而影响管道输配气的正常运行。 同时, 水合物若在节流孔板处形成, 还会影响天然 气流量计量的准确性。若不能及时清除水合物, 管 道会发生严重拥堵, 由此导致上游天然气压力急剧 上升, 造成设备损坏和人员伤害事故。 给天然气 的开采、集输和加工带来危害,造成流量下降同时 增加了能量的损耗，严重会使气流断面切断，处 理时很困难又费时。
天然气水合物形成条件预测及防止技术(续)
止 水 各物 的常 用日种 方法。
关键 词 ：天 然气
管道
水 合物
形成 条 件
技术状 况
中图分类 号 ： Ｅ ３ Ｔ ８ ２２
／＋ 】 ｆ ｌ
式 中 ￣ ｋ ａ 常 数 ｃ 可表 示为 ： ／Ｐ 。 Ｉ
，舯
— —
名
ｍｌｔｏ： ／ ｌ ｏ
， Ｊｌ ＇体 差 摩，。 ￣ ／； 尔ｔ 积 ｏ
台物结构， ＾ 、ｃ 、 和△ Ⅳ需取不同的值， △ 口△ ‰ ｂ ｗ Ｖ 且均
需 通过 实验测 定 。 ４给出 了有关 数据 。 表
表 ４ 水合物热力学基 础数据 ｅ ｏ ７ ５ Ｔ ＝２ ３ １ Ｋ
（１ 式 中 △ 表示 完 全空的水 台物 晶格与水 相 １）
的化学位 偏差 。 它是 温 度 、 力 的 函数 ， 压 可按 下 式 进 行 计算：
维普资讯
第 ２期
・ 计与 研究 ・ 设
９
天 然 气 水 合物 形 成 条件 预 测 及防止 技 术 （ ） 续
李 长 俊
西南 石 油学院 口 川省 南 充市 ６７０ ３０ １ ８６０ ３００
杨
西 南 石 油 局 川 西 采输 处
宇
川省 德阳市
【 摘要】在天然气的输送和处理过程 中， 经常备形成水合物堵塞管道和设备而严重地影响正常
生 产 。 本 文 介 绍 了输 气 管 道 中 彤 成 水 合 物 的 原 因。 为 了避 免 水 合 物 堵 塞 ， 要 知 道 水 合 物 压 力 及 需
温度 条件 。综 述 了水合 物压 力、 度预 测 的经 验 图解 法 、 平衡计 算 法和 统计热 力学方 法 。简述 防 温 相
Ａ ／ 度 Ｋ
关键 词 ：天 然气
管道
水 合物
形成 条 件
技术状 况
中图分类 号 ： Ｅ ３ Ｔ ８ ２２
／＋ 】 ｆ ｌ
式 中 ￣ ｋ ａ 常 数 ｃ 可表 示为 ： ／Ｐ 。 Ｉ
，舯
— —
名
ｍｌｔｏ： ／ ｌ ｏ
， Ｊｌ ＇体 差 摩，。 ￣ ／； 尔ｔ 积 ｏ
台物结构， ＾ 、ｃ 、 和△ Ⅳ需取不同的值， △ 口△ ‰ ｂ ｗ Ｖ 且均
需 通过 实验测 定 。 ４给出 了有关 数据 。 表
表 ４ 水合物热力学基 础数据 ｅ ｏ ７ ５ Ｔ ＝２ ３ １ Ｋ
（１ 式 中 △ 表示 完 全空的水 台物 晶格与水 相 １）
的化学位 偏差 。 它是 温 度 、 力 的 函数 ， 压 可按 下 式 进 行 计算：
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第 ２期
・ 计与 研究 ・ 设
９
天 然 气 水 合物 形 成 条件 预 测 及防止 技 术 （ ） 续
李 长 俊
西南 石 油学院 口 川省 南 充市 ６７０ ３０ １ ８６０ ３００
杨
西 南 石 油 局 川 西 采输 处
宇
川省 德阳市
【 摘要】在天然气的输送和处理过程 中， 经常备形成水合物堵塞管道和设备而严重地影响正常
生 产 。 本 文 介 绍 了输 气 管 道 中 彤 成 水 合 物 的 原 因。 为 了避 免 水 合 物 堵 塞 ， 要 知 道 水 合 物 压 力 及 需
温度 条件 。综 述 了水合 物压 力、 度预 测 的经 验 图解 法 、 平衡计 算 法和 统计热 力学方 法 。简述 防 温 相
Ａ ／ 度 Ｋ
《天然气水合物》课件
3 特点
天然气水合物具有高能 量密度、资源丰富、无 燃烧产物和环境友好等 特点。
天然气水合物的开发与利用
1
开发历程
天然气水合物的开发始于20世纪60年
开发现状
2
代，经历了不断的实验研究和技术突 破。
目前，天然气水合物的商业开发仍处
于初级阶段，但已取得了一些关键进
展。
3
利用前景
天然气水合物可能成为未来能源的重 要替代品，具有广阔的利用前景。
天然气水合物的未来发展
1
发展趋势ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测
天然气水合物的发展前景广阔，将成为能源行业的重要一环。
2
技术难题解决方案
持续的技术研发和创新将帮助解决天然气水合物开发中的技术难题。
3
政策支持分析
政府的政策支持将成为天然气水合物发展的重要推动力。
结束语
1 未来展望
天然气水合物作为一种重要的能源资源，其开发与利用将在未来发挥重要作用。
天然气水合物的应用
能源领域
天然气水合物可作为天然气的替代品，满足 能源需求，并适应未来能源趋势。
其他应用领域
天然气水合物也具有广泛的应用领域，包括 医药、生物学和矿产等领域。
天然气水合物市场前景
1 市场潜力分析
天然气水合物市场潜力巨大，可能在未来成为能源市场的重要组成部分。
2 投资前景分析
天然气水合物的商业开发需要大量的投资，但可能带来可观的经济回报。
2 总结回顾
通过本课件的学习，我们对天然气水合物有了更深入的了解，并认识到其潜力与挑战。
《天然气水合物》PPT课 件
天然气水合物是一种具有巨大能量储备的资源，本课件将介绍其定义、形成 原理和特点，探讨其开发与利用、应用领域以及市场前景，同时分析其风险 与挑战并展望未来发展。
天然气水合物形成条件预测及防止技术
着压力 升高 ， 成 水 合 物 的温度 也 随之 升 高 。如果 天 形 然气 中没有 自由水 ， 则不 会形 成 水合物 。除此之 外， 形 成水 合物还有 一些次 要 的条件 ， 包括气 体流速及 扰动 ， 晶种 的存在等 。
天 然气形 成 水合物 有 一个最 高温 度， 即临 界温度 ．
没 有水 析 出， 也就 不 会形成 水合物 。
当天 然气 温度 逐 渐 降 到 Ｔ ｄ处） 就 形 成饱 和 （ ， 气体， 因此 当 ≥ 后 就 开始有 水析 出。若 管 内气 体 温度 高于 生成 水合物 的 温度 ． 不会 生成水 合物。 也
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压 力 、 度及水 汽舍景 密切 相关 。同时 ， 温 水合物 的形 成
反过 来 也 会对 管 道 输送 发 生 影 响 。如 图 ２ 图 ３中 曲 、
线４ 表示水合物堵塞管道后使得压力下降。预测天然 气水 合物 生成条 件 温度 或 压力 的 方 法 比较 多 ， 常 用 而
的有经 验 图解 法、 相平衡 常 数 法 （ ａｚ ） 统计 热 力 Ｋ ｔ法 和 学法 。近 年来对 高压条 件下天 然 气水合物 生成 预 测方
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８
蕾地 技 术 与 设 备
２０ ０ ２越
天 然气 水 合物形 成条 件 预 测 及 防止技 术
李长 俊 西南石 油 学院 口 川省 南 充市 ６７０ ３０ １ ８６ ０ ３０ ０
扬
西 南石油局 川 西采辅处
宇
四 川省 德阳 市
【 摘要】在天然气的输送和处理过程中， 经常击 形成水合物堵塞管道和设备而严重地影响正常
法的研 究 十分 活跃 ， 面 将 介 绍无 抑 制 剂 存在 时 天 然 下
天然气水合物
天然气水合物矿产姓名：张航飞学号：20081004218指导老师：张成、庄新国目录第一章天然气水合物的基本性质第二章天然气水合物的成因类型及主控因素第三章天然气水合物成藏系统第四章天然气水合物的形成机理第五章天然气水合物的识别标志附录参考文献第一章天然气水合物的基本性质一、天然气水合物的基本性质天然气水合物是一种由水分子和气体分子组成的似冰状笼形化合物, 其外形如冰晶状, 通常呈白色,它广泛分布于大陆边缘海底沉积物和永久冻土层中.它的分子式可以用M·nH2O 来表示, 式中M表示“客体”分子, n 表示水合系数. 在这种冰状的结晶体中, 甲烷( CH4) 、乙烷( C2H6) 、丙烷( C3H8) 、异丁烷、常态丁烷、氮( N2) 、二氧化碳( CO2) 和硫化氢( H2S) 等“客体”分子充填于水分子结晶骨架结构的孔穴中, 它们在低温高压( 0℃<T<10℃, P >10 MPa) 条件下通过范德华力稳定地相互结合在一起. 由于天然气水合物中通常含有大量的甲烷或其他碳氢气体分子, 因此极易燃烧, 所以有人称之为“可燃冰”. 它在燃烧后几乎不产生任何残渣和废弃物, 是一种非常洁净的能源.自然界的天然气水合物并非都是白色的, 它还有许多其他的颜色. 如从墨西哥湾海底获取的天然气水合物, 它们呈现绚丽的橙色、黄色, 甚至红色等多种很鲜艳的颜色; 而从大西洋海底Blake Ridge 取得的天然气水合物则呈灰色或蓝色. 赋存于天然气水合物中的一些其他物质( 如油类、细菌和矿物等) 都可能对这些色彩的产生起关键作用 .天然气水合物按产出环境可以分为海底天然气水合物和极地天然气水合物; 按结构类型可分为4类( 表1, 图1) , 即I 型、Ⅱ型、H 型和一种新型的水合物( 它是由生物分子和水分子生成的) . I 型结构的水合物为立方晶体结构, 其笼状格架中只能容纳一些较小分子的碳氢化合物, 如甲烷( C1) 和乙烷( C2) , 以及一些非碳氢气体, 如N2、CO2 和H2S. I 型结构的水合物是由46 个水分子构成2 个小的十二面体“笼子”以容纳气体分子[ 11] , I 型水合物中的甲烷主要是生物成因气. Ⅱ型结构的水合物为菱形晶体结构, 其笼状格架较大, 不但可以容纳甲烷( C1) 和乙烷( C2) , 而且可以容纳较大的丙烷( C3) 和异丁烷( iC4) 分子. H 型结构的水合物, 为六方晶体结构, 具有最大的笼状格架, 可以容纳分子直径大于iC4 的有机气体分子. Ⅱ型水合物和H 型水合物中的烃类主要来源于热成因, 常与油气藏的渗漏有关. Ⅱ型和H 型结构的天然气水合物比I 型的要稳定得多, 它们可以在较高温度和较低压力下保持稳定, 但自然界天然气水合物以I 型为主.图1 天然气水合物晶体结构类型第二章天然气水合物的成因类型及主控因素一、天然气水合物的成因类型依据气体水合物的物理化学特征,充足的水和气体供应是形成自然界天然气水合物的两个基本因素。
浅谈天然气管道水合物的形成和抑制
科技信息
专题论述
浅谈天然 号管厘水舍物硇形成和抑制
陕西省天然气股份有限公司 寇睫敏 廖泽辉
［ 摘 要］ 天然气长输管道一般 输送压力较 高， 环境 温度较低 ， 因此管道 内极 易形成 天然气水合物。水合物可 能导致 管道 、 仪表 和分 离设备 的堵塞， 对长距 离的输送 是有害的。本文简述 了天然气水合物的形成条件及 预防、 抑制措施 。 ［ 关键词 ］ 天然气 长输管道 水合物 形成 抑制
上式表示空水合物 晶格与冰或液态水在压 力 Ｐ 、温度 Ｔ下的化学 位差。根据热力学理论， 在空水合物 晶格和水在液态或冰态 的化学位 水 之差表达式为 ：
ｘ Ｉ＝ ｗ （） ２
： 为水在 相态时的化学位， 指水的固、 液三态中的一种 气、
状态； 为 在 合 相 时 化 位 Ｉ 水 水 物 态 的 学 。 ｘ ：
为了水合物计算方便 ， 假设存在一 Ｂ态 ， 称为空水合 物晶格态 ， 空 水 合物晶格 和填充 晶格相态 的化学位差为 ：
一
、
概 述
目 ， 前 陕西省天然气股份有 限公司主要有靖边 至西 安一线和二线 、 咸 阳至宝鸡 、 中环线 （ 阳至眉 县段 ）西安至渭南 、 鸡至汉 中、 关 泾 、 宝 西安 至商 州等天然气 长输管道 ， 形成 了纵贯 陕西南北 ， 伸关 中东 西两翼 ， 延 覆盖全 省所有市 区的输气干线 网络 ， 截止 ２ １ ０ ０年底 ， 干线 管道总 长度 １９ 公里 ， ８９ 站场数量 ３ 座。 ４ 随着汉 中至安康输气管道的建成投产 ， 以及 规划 中靖边至西安三线 、 中环线 （ 阳 一Ｉ 一长安 一眉县段 ）汉安 关 泾 临潼 、 线 （ 咸宝线 ） 中贵线联络 线 、 安至安康 、 东北 至西 乡等长输 管 或 与 西 川 道， 公司干线天然气管 网将超过 ４ ０ 公 里。 由于设计之初管 线中杂质 ００ 清理不彻底 ， 气源含水量较大等主要 原因 ， 致天然气管道存 在着一定 导 的水合物问题 ， 俗称“ 冰堵” 天然气水合物（ ａ ｒ ａ Ｈ ｄａ ）又称笼 。 Ｎ ｔ ａ Ｇ ｓ ｙ ｒ ｅ， ｕｌ ｔ 型包合物 ， 是在一定条件温度 、 压力和地 质条 件下 由水和天然气组 成的 类冰的 、 非化学计量 的笼形结 晶化合物 。它可用 Ｍ・Ｈ ０来表示 ， 代 ｎ２ Ｍ 表水合物中的气体 分子 ， 为水合 指数。 ｎ
专题论述
浅谈天然 号管厘水舍物硇形成和抑制
陕西省天然气股份有限公司 寇睫敏 廖泽辉
［ 摘 要］ 天然气长输管道一般 输送压力较 高， 环境 温度较低 ， 因此管道 内极 易形成 天然气水合物。水合物可 能导致 管道 、 仪表 和分 离设备 的堵塞， 对长距 离的输送 是有害的。本文简述 了天然气水合物的形成条件及 预防、 抑制措施 。 ［ 关键词 ］ 天然气 长输管道 水合物 形成 抑制
上式表示空水合物 晶格与冰或液态水在压 力 Ｐ 、温度 Ｔ下的化学 位差。根据热力学理论， 在空水合物 晶格和水在液态或冰态 的化学位 水 之差表达式为 ：
ｘ Ｉ＝ ｗ （） ２
： 为水在 相态时的化学位， 指水的固、 液三态中的一种 气、
状态； 为 在 合 相 时 化 位 Ｉ 水 水 物 态 的 学 。 ｘ ：
为了水合物计算方便 ， 假设存在一 Ｂ态 ， 称为空水合 物晶格态 ， 空 水 合物晶格 和填充 晶格相态 的化学位差为 ：
一
、
概 述
目 ， 前 陕西省天然气股份有 限公司主要有靖边 至西 安一线和二线 、 咸 阳至宝鸡 、 中环线 （ 阳至眉 县段 ）西安至渭南 、 鸡至汉 中、 关 泾 、 宝 西安 至商 州等天然气 长输管道 ， 形成 了纵贯 陕西南北 ， 伸关 中东 西两翼 ， 延 覆盖全 省所有市 区的输气干线 网络 ， 截止 ２ １ ０ ０年底 ， 干线 管道总 长度 １９ 公里 ， ８９ 站场数量 ３ 座。 ４ 随着汉 中至安康输气管道的建成投产 ， 以及 规划 中靖边至西安三线 、 中环线 （ 阳 一Ｉ 一长安 一眉县段 ）汉安 关 泾 临潼 、 线 （ 咸宝线 ） 中贵线联络 线 、 安至安康 、 东北 至西 乡等长输 管 或 与 西 川 道， 公司干线天然气管 网将超过 ４ ０ 公 里。 由于设计之初管 线中杂质 ００ 清理不彻底 ， 气源含水量较大等主要 原因 ， 致天然气管道存 在着一定 导 的水合物问题 ， 俗称“ 冰堵” 天然气水合物（ ａ ｒ ａ Ｈ ｄａ ）又称笼 。 Ｎ ｔ ａ Ｇ ｓ ｙ ｒ ｅ， ｕｌ ｔ 型包合物 ， 是在一定条件温度 、 压力和地 质条 件下 由水和天然气组 成的 类冰的 、 非化学计量 的笼形结 晶化合物 。它可用 Ｍ・Ｈ ０来表示 ， 代 ｎ２ Ｍ 表水合物中的气体 分子 ， 为水合 指数。 ｎ
天然气工程复习
（1） 天然气工程复习（2） 天然气偏差系数反映了实际气体偏离理想气体的程度。
一方面实际气体有大小、体积另一方面分子间醋存在着吸引力或者排斥力。
（3） 天然气等温压缩系数C g ：在等温条件下，天然气随压力变化的体积变化率。
PZ Z P Z T P P P nRT ZnRT P P V T ∂∂-=-∂∂-=∂∂=11)]()[()(V 1-Cg 2 （4） 天然气体积系数是指天然气在底层下的体积预期在地面标准下的体积之比sc g V V B =（5） 天然气水露点是指在一定的压力下于天然气的饱与蒸汽压气量所对应的温度。
天然气烃露点是指在一的压力下，气相中析出的第一滴“微小”的烃类液体的平衡温度。
天然气的绝对湿度是指1m 3天然气中所含水蒸气的克数。
（6） 影响天然气中水蒸气含量的因素。
①水蒸气含量随压力增大而减小②水蒸气含量随温度升高而增加③水蒸气含量随含盐量的增加而降低④高密度的天然气中水蒸气含量少⑤气体中N 2含量高水蒸气含量低⑥CO 2与H 2S 含量高水蒸气高（7） 常用状态方程①范德华方程②RK 方程③SRK 方程④PR 方程⑤LHHSS 方程（8） 等组分膨胀实验的目的是为了测取凝析油体系在底层条件下体积膨胀能力的大小与露点压力而设计的实验，目的是为了获取凝析油体系PV 关系与露点压力等流体相态特征参数。
（9） 气体流入井越近井轴，流速越高，因此非达西流淌产生的附加压降也要紧发生在井壁邻近。
（10） q AOF 反映气井的潜能，是评估气井的重要参数，常用于气井分类，配产与其他公式中无因次变化等（11） 射孔引起的表皮系数能够分成三部分：射孔孔道几何形状引起的的表皮系数（S P ），由于钻井与固井造成的井筒伤害引起的表皮系数（S d ），射孔孔道周围压实带产生的伤害引起的表皮系数（S dp ）.S= S P + S d + S dp（12） 不管是泥浆污染对井底邻近岩层渗透性造成的伤害，或者是酸化对它的改善，都仅限于井壁邻近很小范围。
深水钻完井天然气水合物防治技术
深水钻完井天然气水合物防治技术作者：宋玲安牟小军刘正礼黄小龙来源：《科技创新导报》 2012年第26期宋玲安1 牟小军1 刘正礼2 黄小龙1(1 中海油能源发展股份有限公司监督监理技术公司广东深圳 518000；2 中海石油（中国)有限公司深圳分公司广东深圳 518000）摘要：深水区油气钻完井作业相比浅水区和陆地遇到了很多难题，由于海底压力增大和低温的环境，天然气水合物已成为影响作业安全的主要危害之一。
天然气水合物的形成给钻完井作业带来了很大的安全风险。
通过对深水钻完井作业中水合物形成的风险和对作业影响的分析，提出了水合物的防治措施。
最后对海外深水钻完井实例中水合物的成功抑制和清除措施进行了介绍。
关键词：深水钻完井天然气水合物防治抑制中图分类号:TE83 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)09(b)-0000-00天然气水合物是由于天然气和水在低温高压环境条件下形成的一种笼型化合物。
随着深水油气勘探开发步伐的逐步加快，深水钻完井中水合物带来的危害已被人们认识到。
在深水钻完井作业中当天然气和自由水的同时存在时，就有可能在井筒、阻流压井管线和防喷器等部位形成水合物，造成井筒、管道堵塞和井控困难等风险，给生产作业带来危害。
为此，本文将重点研究在深水钻完井作业过程中天然气水合物的危害及防治方法，并结合深水作业实例进行了分析，为我国深水油气开发提供一定的技术参考。
1 水合物对深水钻完井作业的影响水合物对深水钻完井作业的影响主要包括对井控和钻完井液性能的影响。
1.1 对钻完井作业的影响在井筒、钻柱、井口管线和防喷管汇内形成气体水合物，将造成堵塞，给正常钻进和井控作业带来严重影响。
具体表现为：(1)阻流压井管线或地面管线堵塞，无法建立循环。
在井控情况下，阻流和压井管线被水合物堵塞时，将会降低防喷器系统的作用。
(2)套管密闭空间中形成的水合物，如果在油气井生产中受到加热后分解，则会使得套管环空压力增大，造成套管被压溃；(3)在防喷器系统内部形成水合物时，将会引起防喷器闸板的正常开启和关闭困难。
天然气水合物的形成与防治
CRD =W /W 6 0.
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•
另 外 ， 如 果 水 中 溶 解 有 盐 类 （ NaCl 、 则溶液上面水汽的分压将下降， MgCl2 等 ） ， 则溶液上面水汽的分压将下降 ， 这样， 天然气中水汽含量也就降低。 此时， 这样 ， 天然气中水汽含量也就降低 。 此时 ， 就必须引入含盐度的修正系数C 见图2 就必须引入含盐度的修正系数 Cs （ 见图 2-1 左上角的小图） 左上角的小图）。
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3．流动条件突变 ．
• 在具备上述条件时，水合物的形成， 在具备上述条件时 ， 水合物的形成 ， 还要求有一些辅助条件， 还要求有一些辅助条件 ， 如天然气压力 的波动， 的波动 ， 气体因流向的突变而产生的搅 以及晶种的存在等。 动，以及晶种的存在等。
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防止水化物形成的方法有： 防止水化物形成的方法有
• 1、加热，保证气流温度总是高于形成水 、加热， 化物温度； 化物温度； • 2、用化学抑制剂或给气体脱水。 、用化学抑制剂或给气体脱水。
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•
在选择水化物抑制剂或脱水方法之 整个操作系统应该是最优化的， 前，整个操作系统应该是最优化的，以 使必须的处理过程减至最少。 使必须的处理过程减至最少。人们认为 有以下的一般方法可供考虑： 有以下的一般方法可供考虑： • 1、减少管线长度和阻力部件来减小压力 降； • 2、检验在寒冷地区应用绝热管道的经济 性。
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2．饱和湿度或饱和含水量 ．
• 一定状态下天然气与液相水达到相平衡 天然气中的含水量称为饱和含水量。 时 ， 天然气中的含水量称为饱和含水量 。 用 es 表示在饱和状态时一立方米体积内 的水汽含量。 如果e<e 的水汽含量 。 如果 e<es ， 天然气则是不 饱和的。 天然气则是饱和的。 饱和的 。 而 e=es 时 ， 天然气则是饱和的 。
天然气水合物的形成条件与分布规律
一、天然气水合物的形成条件天然气水合物是一种在极低温和高压下形成的天然气和水的复合物。
它主要形成于海底或极寒地区的冰层下方，具体的形成条件主要包括以下几个方面：1.温度条件：天然气水合物的形成需要极低的温度，在摄氏零下10度至零下20度左右的温度范围内，水分子能够与天然气分子形成结晶结构，形成水合物。
2.压力条件：高压也是天然气水合物形成的重要条件。
海底深层的巨大压力能够促进水合物的形成，使得天然气分子和水分子更容易结合。
3.适宜的气体组成：天然气水合物的形成需要适宜的气体成分，一般为甲烷等轻烃类气体。
不同的气体组成会影响水合物的形成过程和稳定性。
二、天然气水合物的分布规律天然气水合物主要分布在全球的冷海域和极寒地区，其分布规律主要受以下几个因素影响：1.海底地质构造：海底地质构造是影响天然气水合物分布的重要因素之一。
裂陷盆地、深海扇、海底隆起等不同地质构造对水合物的分布和储量都有一定影响。
2.沉积环境：海底沉积环境的不同也会对水合物的分布产生影响。
例如富营养的海域、富有机质的沉积环境更有利于水合物的形成。
3.气候环境：气候环境对水合物的分布同样有一定影响，寒冷气候和丰富降水的地区更容易形成水合物。
4.地球动力学作用：地球内部的构造和地质运动也会对水合物的形成和分布产生一定影响。
三、结语天然气水合物的形成条件和分布规律是一个复杂而又有待深入研究的课题。
随着人们对海底资源的深入挖掘，天然气水合物的开发利用将成为未来的重要方向。
对于天然气水合物的形成条件和分布规律的深入研究，不仅能够为天然气水合物资源的有效勘探和开发提供理论依据和技术支持，同时也对于保护海洋环境、促进海洋科学研究和应对气候变化等方面具有重要意义。
希望在未来能够有更多科研人员投入到天然气水合物的研究中，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
四、天然气水合物的形成机制天然气水合物的形成机制涉及到天然气和水在特殊条件下的化学反应过程。
在海底或极寒地区的极低温和高压环境下，天然气分子和水分子发生相互作用，从而形成天然气水合物。
油气集输知识总结
油气集输知识总结绪论1、油田集输系统的功能：将分散在油田各处的油井产物加以收集；分离成原油、伴生天然气和采出水；进行必要的净化、加工处理使之成为油田商品（原油、天然气、液化天然气和天然汽油）以及这些商品的储存和外输；同时油气集输系统还为油藏工程提供分析油藏动态的基础信息，使油藏工作者能加深对油藏的认识。
2、油气集输的流程和分类：a从油井到集中处理站的流程称集油流程；从集中处理站到矿场油库的流程称输油流程。
b国内外的集油流程大体为三大类：产量特高的油井、计量站集油流程、多井串联集油流程。
c我国石油界常按流程中最具特色的部分命名集油流程，具体有：按集油加热方式分为：不加热集油流程、井场加热流程、热水伴热流程、蒸气伴热流程、掺热水集油流程、掺热油集油流程、掺蒸气集油流程。
按集油管网的形态分为：树枝状集油流程、辐射状集油流程、环状集油流程、多井串联集油流程。
按集油系统的布站级数：流程内只有集中处理站的称为一级布站；有计量站和集中处理站的称为二级布站；三级布站有计量站、转接站、集中处理站。
按流程的密闭性分为：开式集油流程和密闭集油流程。
3、气田集气系统与油田集输系统不同的是：a气藏压力一般较高；b从气藏至用户，气体处在同一高压、密闭的水力系统内，集气、加工、净化、输气、用气等环节间有着密不可分的相互联系；c集气系统内会形成固态水合物堵塞管线和设备，因此防止水合物形成是集气系统的重要工作；d 气田气与油田伴生气组成不同。
第二章1、平衡常数K：它表示在一定条件下，气液两相平衡时，物系中组分i在气相与液相中浓度之比。
平衡常数K可作为组分挥发性强弱的衡量标准。
K i=y i/x i2、蒸馏：使多组分混合物原料发生部分汽化或部分冷凝的相变，气相内浓集了原料中的易挥发组分，而液相内浓集了原料中的难挥发组分，使原料按挥发度不同实施一定程度的分离，这一工艺称蒸馏。
蒸馏共有三种方式：闪蒸、简单蒸馏、精馏。
3、闪蒸：原料以某种方式被加热和或减压至部分汽化，进入容器空间内，在一定压力、温度下，气液两相迅即分离，得到气液相产物，称为闪蒸。
海上天然气海底管道水合物冻堵的预防措施
1.3 水合物的形成条件必要条件是：(1)天然气中的水汽处于饱和或者是过饱和状态同时需要有游离水的存在；(2)压力足够高和温度足够低。
除了具备上述条件以外，水合物的形成还需要一些辅助条件，例如：气体的高速流动、扰动，压力的剧烈变化，气体流动方向突然变化造成的搅动，水合物晶种的存在及晶种停留的特定物理位置，如：弯头、孔板、阀门、粗糙的管壁等[1]。
通过水合物形成机理研究分析，当天然气的温度达到一定的温度时，无论压力有多高，天然气其中也不会形成水合物，此时该温度可定义为水合物形成的临界温度，此温度对于水合物的抑制具有很大的意义。
天然气中某些气体组分生成水合物的临界温度如表1所示。
表1 天然气中某些气体组分生成水合物的临界温度2 水合物的生成条件预测通过查询相关文献和理论知识，可以知道天然气水合物形成的压力、温度条件的预测方法种类较多，常使用的方法可大概分为图解法、统计热力学法、相平衡计算法和经验公式法等四类，因现场生产设施使用方便、快捷，大多数采用图解法来对水合物生成条件进行定量分析，图解法包括密度曲线和节流曲线两种方法。
(1)密度曲线图解法。
此方法在海上生产平台的实际使用过程中较为高效、方便和准确，能达到预测效果。
由图1可知，每一条曲线的上方是水合物形成的区域，下方是非形成的区域。
0 引言海上天然气海底管道长输距离较远，运行环境的海况复杂，偶尔发生管道附近船舶抛锚，这些都给海底管道安全输气带来了极大的挑战。
其中，尤其是长距离管输过程中海底管道压降和温降较大以及海管底部存在积液，为水合物的生成及冻堵的创造了必要条件。
为防止水合物冻堵，海上采取了一系列措施，保障管道安全稳定运行。
1 水合物成因分析1.1 水合物定义天然气水合物是一种由水分子和碳氢气体分子组成的结晶状固态简单化合物(M ·nH 2O)。
1.2 水合物的特性在一定压力、温度的条件下，天然气中的一些含碳较低的气体可能会和游离水形成固体状的水合物。
天然气中的水合物对在运管线造成的影响及控制方法
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Ｃ ｉ ａＮｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｈｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ 术
天然气中的水合物对在运管线造成的影响及控制方法
屠 明 刚
张 德 庆
吴凤 芝 ｚ
（、 １ 西气东输管道公 司苏浙 沪管理处， 江苏 南京 ２０ ０ ２ 中国石油天然气股份有限公 司华 东化工销售分公 司， １０ ２ 、 上海 ２０ ２ ） ０ １２
摘 要： 通过 对天 然气 中水合 物以及 水合 物形成 原 因的 的分析 ， 结合 西 气 东输 管线投 产 以来水 合物 对输 气场站 设备 及在 运 管线 所造 成 的影响 ， 论述 天 然气 中水合物 的危 害 ， 决 的方法和 避免措 施 。 解 关 键词 ： 合物 ； 因 ； 响 ； 水 原 影 措施 度对应 的水 的饱和蒸汽压 。 ｝于水合 物的存 在 ， ｆ Ｊ 加上环境温度过低 ， 导 ３ ． ８水合物形成 的温度 压力条件 致气 液联动阀 电子控制单元 引压管堵 塞 ， 而 从 天然气 的温度必须等于或低 于其 在给定压 不能正确的反映管线压力变化有 的甚 至导致 阀 力下 的水合物形成温度。 门的误关断 。 ４天然气水合 物对输气设备及在运管线造 天然气 中的水合物造成安全泄放 阀气源管 成的影响 路堵塞 ， 导致两边压差超定值泄放 。 而安全泄 从 天然气 中的水合物会对设备和管线造成严 放 Ｉ所属功能不能实现。 词 重 的影 响。尤其 是水 合物及其分解后 的游离水 ４． ．３冻裂设备 ２ 的存在 ， 会给生产带来不 安全 因素 ， 也会带来经 ｝于管线 中水合物 的存在 ，造成 阀门或管 ｈ 济损失影响生产 的安全事 故。水 合物的存在 的 线冻裂 。 这种事例时有发生。 尤其 是在投产初期 影响主要表现在以下几个方面。 和冬季气温较低 的地 区 ，当 口 径小 的管线弯 曲 ４ ． １天然 气水合 物对干线输 气管道 产生 的 处有 积水 ， 部分 阀门 阀腔 内有 积水 ， 易结 冰 ， 休 影响 积膨胀导致设备冻裂。 ４ ．产生 冰堵 ．１ １ ５预防和消除水合物的措施 格。 水合物 的存 在尤其 是常输 管道 的弯头 、 三 从本章第 四部分天然气 中水合物对输气行 般来说 ， 甲烷 、 乙烷 、 氧化碳和 硫化氢 通处容易产生 冰堵 ，这样会影 响在运管线的运 业造成重大影 响可以看出预防和消除水合物很 二 有必要。 可以形成第 一种水 合物 ， 而丙烷 、 异丁烷可以形 营效率 ， 亦导致天然气 的不纯洁 。 成第二种水合物 而戊 烷以上的烃类气体分子 ４． ．２管线 的腐蚀 １ ５ 分输场 站 消除和预 防水合 物产生 的措 ． １ ｆ５）凶体积 太大不能进入 品格 ， 会形成水 Ｃ＋ ， 不 管道中的游离水是造成 管道 内腐蚀 的主要 施 合物。 原因 ，没有 游离水也就削弱 了电化 学反应的主 ５ ．添加 水合物抑制 剂（ ．１ １ 防冻剂 ） 要因素也就形成不 了电子 流动的主要 回路从而 既可以用 于防止水合物生成 ，也可以用于 腐蚀过 程将会 削弱 。 消 除 已形 成 的 水 合 物 。常 用 抑 制 剂 ： 甲醇 Ｃ Ｈ）乙二醇 （ ２ 、 ＣＨ０） 二甘醇 （ ４ 。 、 Ｃ１ 。 ）ｉ ４０ 管 道输送 中经常会有 各种各样 的杂质 ， 其 （ Ｈ Ｏ 、 中主要有粉 尘 、 泥沙 、 化铁 粉末 、 氢凝 析液 甘醇（６ ， ） 机理如下 ： 硫 碳 ｃ｝ 。 ｛ 水合物抑制剂与液态 和硫 化氢气体 、 二氧化碳气体等 ， 中硫 化氢和 水混合可降低水合物形成温度 ；水合物抑 制剂 其 二 氧化 碳与 游离 态 的反应 形 成硫 氢酸 和碳 氢 可吸附天然气 中一部分水蒸气 。 酸， 对管线 和其 它金属设备有强烈 的腐蚀作用 ， ５． ．２加热 １ 其 中硫 化氢产生 的影 响较为严重 。 分输调压设 备本 身一般 有加 热装置 ，如果 ４ ． ２天然气水 合物对输 气场站设 备产 生的 加 热装 置功能达不到需求 ， 以加装伴热带 ， 还可 图 ｌ天然气水合物的微观 图 影 响 主要适合 于节流调压装置 上对 干线输气管道一 ３天然气水合物 的形成条件 天然 气 中的水 合物在 分输站 内的弯头 、 般 不采用 。 二 ＿ 但在某些特殊情况下 ， 可以从管外部 必 须有足 够 的液态水 与 天然 气接 触 ；内 通 、 （ 变径管线 、 调压装置 上产生 冰堵 ， 响产 站 局 部加 热来消除水合物堵塞 。局部加热温度不 影 ） 然气满足一 定 的温度 、 力条件 ；内 正常 的安 全平稳分输 ，严重 的可导致停输 事件 能太高 ，以免产生过大的热应力对管道造成损 ；天 压 （ 因） ； 气体流动 稳定 ， 存在水合物品种。（ 因） 发生 外 害， 对分输场 站简便易行的方法就是在管线 冰 ３ ． １气体 水合 物相平衡 体系 ： 多元 （ 分 ） 组 、 堵处喷淋热水 ， 这只是 临时 的措施 。 但 ． １天然气水 合物对 调压装 置的影 响 ４． ２ 三相 体系 、 合物 （ 水 固相 ）液态水 （ 、 液相 ） 、 混合 由于天然气的的节流效应 ，天然气气流在 ５ ３ 加强设备的维护和保养 ． １ 气体 （ 包括形成水合物 的气体组分和水蒸气 ） 。 节流处会产生 急剧 的温降 ， 流压降越大 ， 节 温降 对关 键设 备 和易存 水 的部 位进 行定 期排 ３ ． ２气一 同相平衡 ：Ｉ 和凝华。 于 哗 就越大 。 而这时如果气体或管线 中有水 ， 在冬天 污 。如冬季到临之前采 取全站性 的排 污。 ３ ． ３在该体系 中水 与其它物质 均存在饱 和 就非常容易形成水合 物 ，从而导致冰堵现象 的 ５ ４针对 已经产生冰堵 的部位进行喷淋热 ． １ 蒸气压 ，但其数值 与常规气一液体 系中的饱 和 发生 ， 影响正常输气生产 和在 运管线安全 ， 重 水 等加热方式 进行解 冻 ， 严 若条件允许 ， 尽量提高 蒸气压不同。（注意 ： 水合物体系中水 的饱和蒸 的可导致停输事件发 生。这 一类 的冰堵经常发 分输压力 ， 以降低 凋压装置 的前后压差 。 ５ －降压 ． １ ５ 气压＜ 同温度下水的常规饱和蒸气压 ） 生的部位为调压装置上或者 调压装 置后。 ３ 天然气 １ ４ ｛ ｌ 水合物临界温度表 调压装 置在正常分输 时 ，主要用来调节压 降低天然气的水 合物形成温度及水蒸气分 力 和输气量 ， 流作用 的， 是一些 压 。 起节 特别 一般只适用于局部化解水合物 ， 不便于在长 气体名称 甲烷 乙烷 丙 烷 异 】 烷 正丁烷 ． 氧化碳 硫化氢 天然气放空 可能引发安 全 、 环境 节 流大 的场站 ，如分 输站进站 的压力较 输管道上实现。 并 通 临界温度 ℃ ４ １ ７ ４５ ５５ ２５ ｌ ｌ ０ ２ 高而下游用 户要 求的压力过低 ，从而加 问题 ， 直接导致 天然气损失 。 常在截断 室 ９ 大 了压 降 ， 如果在冬 季运行 ， 因为气 温较 放空降压。 ３ 水 合物形成温度 ． ５ 低， 就非常容易发生冰堵现象 ， 具体表现 存调压 在一定 的压力下 ， 体形成水合物 的最高 装置上 ， 气 经常有下面一些现象发生 ： 阀门卡住不 温度。它与气体的组成和压力有关 。 动作 、 指挥器失灵 、 门内部膜片或 其它部件损 阀 ３ ． ６凶为水合 物形成温 度与气体压 力的关 坏。 这些故障都意味着调压装置丧失 凋愿功能 ， 系是单调 ｆ 升的 ， 温 、 压条件有利于天然 无法Ｊ常对下游 用户进行分输 。 故低 高 １ 三 气水合物 的形成 。 ４． ．２关键设备控制失灵 ２ ３ ． ７水合物形成 的水分条件 由于水 合物 的存在 ， 导致控制 系统全部或 必须有液态水与天然气接触 ；天然气中的 部分失灵的案例很多 ，存这里例举几个 比较典 水蒸气分压 大干等 于水合 物体系中 与天然气温 型的案例。 图 ２ 清管清 出的 天然 气水合 物
Ｃ ｉ ａＮｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｈｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ 术
天然气中的水合物对在运管线造成的影响及控制方法
屠 明 刚
张 德 庆
吴凤 芝 ｚ
（、 １ 西气东输管道公 司苏浙 沪管理处， 江苏 南京 ２０ ０ ２ 中国石油天然气股份有限公 司华 东化工销售分公 司， １０ ２ 、 上海 ２０ ２ ） ０ １２
摘 要： 通过 对天 然气 中水合 物以及 水合 物形成 原 因的 的分析 ， 结合 西 气 东输 管线投 产 以来水 合物 对输 气场站 设备 及在 运 管线 所造 成 的影响 ， 论述 天 然气 中水合物 的危 害 ， 决 的方法和 避免措 施 。 解 关 键词 ： 合物 ； 因 ； 响 ； 水 原 影 措施 度对应 的水 的饱和蒸汽压 。 ｝于水合 物的存 在 ， ｆ Ｊ 加上环境温度过低 ， 导 ３ ． ８水合物形成 的温度 压力条件 致气 液联动阀 电子控制单元 引压管堵 塞 ， 而 从 天然气 的温度必须等于或低 于其 在给定压 不能正确的反映管线压力变化有 的甚 至导致 阀 力下 的水合物形成温度。 门的误关断 。 ４天然气水合 物对输气设备及在运管线造 天然气 中的水合物造成安全泄放 阀气源管 成的影响 路堵塞 ， 导致两边压差超定值泄放 。 而安全泄 从 天然气 中的水合物会对设备和管线造成严 放 Ｉ所属功能不能实现。 词 重 的影 响。尤其 是水 合物及其分解后 的游离水 ４． ．３冻裂设备 ２ 的存在 ， 会给生产带来不 安全 因素 ， 也会带来经 ｝于管线 中水合物 的存在 ，造成 阀门或管 ｈ 济损失影响生产 的安全事 故。水 合物的存在 的 线冻裂 。 这种事例时有发生。 尤其 是在投产初期 影响主要表现在以下几个方面。 和冬季气温较低 的地 区 ，当 口 径小 的管线弯 曲 ４ ． １天然 气水合 物对干线输 气管道 产生 的 处有 积水 ， 部分 阀门 阀腔 内有 积水 ， 易结 冰 ， 休 影响 积膨胀导致设备冻裂。 ４ ．产生 冰堵 ．１ １ ５预防和消除水合物的措施 格。 水合物 的存 在尤其 是常输 管道 的弯头 、 三 从本章第 四部分天然气 中水合物对输气行 般来说 ， 甲烷 、 乙烷 、 氧化碳和 硫化氢 通处容易产生 冰堵 ，这样会影 响在运管线的运 业造成重大影 响可以看出预防和消除水合物很 二 有必要。 可以形成第 一种水 合物 ， 而丙烷 、 异丁烷可以形 营效率 ， 亦导致天然气 的不纯洁 。 成第二种水合物 而戊 烷以上的烃类气体分子 ４． ．２管线 的腐蚀 １ ５ 分输场 站 消除和预 防水合 物产生 的措 ． １ ｆ５）凶体积 太大不能进入 品格 ， 会形成水 Ｃ＋ ， 不 管道中的游离水是造成 管道 内腐蚀 的主要 施 合物。 原因 ，没有 游离水也就削弱 了电化 学反应的主 ５ ．添加 水合物抑制 剂（ ．１ １ 防冻剂 ） 要因素也就形成不 了电子 流动的主要 回路从而 既可以用 于防止水合物生成 ，也可以用于 腐蚀过 程将会 削弱 。 消 除 已形 成 的 水 合 物 。常 用 抑 制 剂 ： 甲醇 Ｃ Ｈ）乙二醇 （ ２ 、 ＣＨ０） 二甘醇 （ ４ 。 、 Ｃ１ 。 ）ｉ ４０ 管 道输送 中经常会有 各种各样 的杂质 ， 其 （ Ｈ Ｏ 、 中主要有粉 尘 、 泥沙 、 化铁 粉末 、 氢凝 析液 甘醇（６ ， ） 机理如下 ： 硫 碳 ｃ｝ 。 ｛ 水合物抑制剂与液态 和硫 化氢气体 、 二氧化碳气体等 ， 中硫 化氢和 水混合可降低水合物形成温度 ；水合物抑 制剂 其 二 氧化 碳与 游离 态 的反应 形 成硫 氢酸 和碳 氢 可吸附天然气 中一部分水蒸气 。 酸， 对管线 和其 它金属设备有强烈 的腐蚀作用 ， ５． ．２加热 １ 其 中硫 化氢产生 的影 响较为严重 。 分输调压设 备本 身一般 有加 热装置 ，如果 ４ ． ２天然气水 合物对输 气场站设 备产 生的 加 热装 置功能达不到需求 ， 以加装伴热带 ， 还可 图 ｌ天然气水合物的微观 图 影 响 主要适合 于节流调压装置 上对 干线输气管道一 ３天然气水合物 的形成条件 天然 气 中的水 合物在 分输站 内的弯头 、 般 不采用 。 二 ＿ 但在某些特殊情况下 ， 可以从管外部 必 须有足 够 的液态水 与 天然 气接 触 ；内 通 、 （ 变径管线 、 调压装置 上产生 冰堵 ， 响产 站 局 部加 热来消除水合物堵塞 。局部加热温度不 影 ） 然气满足一 定 的温度 、 力条件 ；内 正常 的安 全平稳分输 ，严重 的可导致停输 事件 能太高 ，以免产生过大的热应力对管道造成损 ；天 压 （ 因） ； 气体流动 稳定 ， 存在水合物品种。（ 因） 发生 外 害， 对分输场 站简便易行的方法就是在管线 冰 ３ ． １气体 水合 物相平衡 体系 ： 多元 （ 分 ） 组 、 堵处喷淋热水 ， 这只是 临时 的措施 。 但 ． １天然气水 合物对 调压装 置的影 响 ４． ２ 三相 体系 、 合物 （ 水 固相 ）液态水 （ 、 液相 ） 、 混合 由于天然气的的节流效应 ，天然气气流在 ５ ３ 加强设备的维护和保养 ． １ 气体 （ 包括形成水合物 的气体组分和水蒸气 ） 。 节流处会产生 急剧 的温降 ， 流压降越大 ， 节 温降 对关 键设 备 和易存 水 的部 位进 行定 期排 ３ ． ２气一 同相平衡 ：Ｉ 和凝华。 于 哗 就越大 。 而这时如果气体或管线 中有水 ， 在冬天 污 。如冬季到临之前采 取全站性 的排 污。 ３ ． ３在该体系 中水 与其它物质 均存在饱 和 就非常容易形成水合 物 ，从而导致冰堵现象 的 ５ ４针对 已经产生冰堵 的部位进行喷淋热 ． １ 蒸气压 ，但其数值 与常规气一液体 系中的饱 和 发生 ， 影响正常输气生产 和在 运管线安全 ， 重 水 等加热方式 进行解 冻 ， 严 若条件允许 ， 尽量提高 蒸气压不同。（注意 ： 水合物体系中水 的饱和蒸 的可导致停输事件发 生。这 一类 的冰堵经常发 分输压力 ， 以降低 凋压装置 的前后压差 。 ５ －降压 ． １ ５ 气压＜ 同温度下水的常规饱和蒸气压 ） 生的部位为调压装置上或者 调压装 置后。 ３ 天然气 １ ４ ｛ ｌ 水合物临界温度表 调压装 置在正常分输 时 ，主要用来调节压 降低天然气的水 合物形成温度及水蒸气分 力 和输气量 ， 流作用 的， 是一些 压 。 起节 特别 一般只适用于局部化解水合物 ， 不便于在长 气体名称 甲烷 乙烷 丙 烷 异 】 烷 正丁烷 ． 氧化碳 硫化氢 天然气放空 可能引发安 全 、 环境 节 流大 的场站 ，如分 输站进站 的压力较 输管道上实现。 并 通 临界温度 ℃ ４ １ ７ ４５ ５５ ２５ ｌ ｌ ０ ２ 高而下游用 户要 求的压力过低 ，从而加 问题 ， 直接导致 天然气损失 。 常在截断 室 ９ 大 了压 降 ， 如果在冬 季运行 ， 因为气 温较 放空降压。 ３ 水 合物形成温度 ． ５ 低， 就非常容易发生冰堵现象 ， 具体表现 存调压 在一定 的压力下 ， 体形成水合物 的最高 装置上 ， 气 经常有下面一些现象发生 ： 阀门卡住不 温度。它与气体的组成和压力有关 。 动作 、 指挥器失灵 、 门内部膜片或 其它部件损 阀 ３ ． ６凶为水合 物形成温 度与气体压 力的关 坏。 这些故障都意味着调压装置丧失 凋愿功能 ， 系是单调 ｆ 升的 ， 温 、 压条件有利于天然 无法Ｊ常对下游 用户进行分输 。 故低 高 １ 三 气水合物 的形成 。 ４． ．２关键设备控制失灵 ２ ３ ． ７水合物形成 的水分条件 由于水 合物 的存在 ， 导致控制 系统全部或 必须有液态水与天然气接触 ；天然气中的 部分失灵的案例很多 ，存这里例举几个 比较典 水蒸气分压 大干等 于水合 物体系中 与天然气温 型的案例。 图 ２ 清管清 出的 天然 气水合 物
钻井液添加剂抑制天然气水合物形成的实验研究
１ 引言
如何抑制或防止气体水合物 的生成一直是油气生产和运输部门关注的问题 。 目前普遍采用的抑制 方法是在生产设备或运输管线中注入热力学或动力学抑制剂， 改变水合物的生成条件从而达到抑制或 避免水合物生成 的 目的。本文从钻井液 自身的角度 ，自行设计一整套实验设备， 通过一系列钻井液处 理剂对天然气水合物形成 的抑制作用的室内实验研究 ， 分析总结钻井液多种有机处理剂在抑制天然气
４ 实验 结果及分析
４１纯 水体 系 甲烷水 合物 ｐｔ ． ＿ 曲线
硝
室
０
５ １ １ ２ ２ ３ ３ ４ ４ ５０ ０ ５ ０ ５ ０ ５ ０ ５
６
８
１ ０
１ ２
１ ４
１ ６
１ ８
温度／ ￣ Ｃ
温度／ ￣ Ｃ
图 ２ 纯 甲烷 水合物 生成 ｐｔ －曲线
纯 甲烷 水合物 分解 ｐｔ －曲线
维普资讯
４ 卷 增刊 ８
刘晓兰等： 钻井液添加剂抑制犬然气 水合物形成的实验研究
４３ ８
图 ２所 示 ，初 始阶 段 ，在 高压 条件 下 ，配合 搅拌 ， 甲烷 气逐渐 溶解 于水 中，并且 由于温 度 降低 ， 气体 体积 缩小 ，气 相 压力呈 现线 性下 降趋 势 ，下 降趋 势 比较平 缓 ：当温 度 降至 ４５ ℃左右 时 ，压力 开 ．８
各实验组分的过冷度，并得出结论：在钻井过程 中添加一定剂量的有机聚合物类处理剂可以抑制水合物生 成，在实验条件下，抑制能力从强到弱分别为：Ｐ －Ｈ Ｎ Ａ ＦＴ Ｔ 、Ｐ Ｍ、Ｌ －ＭＣ Ｙ２ 、Ｓ －０ 。 ＶＣ 、Ｘ －８ Ｄ １２
关 键 词 ：钻井液添加剂；实验；天然气水合物；过冷度
天然气水合物的危害与防止范文
天然气水合物的危害与防止范文天然气水合物（以下简称气水合物）是一种在寒冷且高压条件下形成的固态化合物，由天然气分子和水分子组成。
气水合物在自然界中广泛存在，尤其在深海底部沉积物中具有丰富的储量。
然而，气水合物也有一定的危害性，因此需要采取相应的防止措施。
首先，气水合物的危害主要表现在开采和运输过程中。
气水合物的开采需要对海底振动、温度和压力变化等因素进行控制。
不当的开采操作可能会引起海底地质灾害，如滑坡和火山喷发。
此外，气水合物的运输过程中，由于温度和压力的变化，会导致气水合物破裂释放出大量天然气，从而引发爆炸和火灾等事故。
其次，气水合物的危害还包括环境污染和全球气候变化。
气水合物中的天然气是一种温室气体，其释放会加剧全球气候变化的速度。
此外，气水合物开采过程中会产生大量废水和废气，其中含有有害物质和重金属。
如果不加以处理和处置，这些废水和废气会对海洋环境和生物造成污染和生态破坏。
为了防止气水合物的危害，在开采和运输过程中需采取一系列措施。
首先，需要使用先进的技术设备和工艺来进行气水合物的开采。
这包括采用合适的钻井平台和钻井技术，以及控制开采操作的温度和压力变化。
其次，需要建立健全的安全管理制度和应急预案。
这包括对工作人员进行安全培训和技能培训，以及制定应急预案和演习。
此外，还需要定期进行设备和设施的检测和维护，确保其正常运行和安全使用。
同时，在气水合物开采和运输过程中，还需要关注环境保护和资源可持续利用。
这包括建立合理的废水和废气处理系统，以及合理利用和管理产生的废弃物。
此外，还需要加强对海洋生态系统的保护和恢复，包括建立海洋保护区和禁渔区，以及加强科学研究和监测。
总之，气水合物的危害主要包括开采和运输过程中的安全事故风险、环境污染和全球气候变化。
为了防止这些危害，需要采取一系列的措施，包括使用先进的技术设备和工艺、建立健全的安全管理制度和应急预案，以及关注环境保护和资源可持续利用。
只有全面加强气水合物的安全管理和环境保护，才能实现气水合物资源的可持续利用和健康发展。