天然气长输管线中水化物生成的工况分析与控制

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1、天然气长输管线中水化物生成的工况分析与控制

2、第1内容显示中　摘要：应用计算机对天然气的各种性质参数与长输管线输配工况下水化物生成进行研究，获得水化物生成规律与不生成水化物的界限参数，提出控制天然气初始参数防止水化物生成的有效方法。一、前言天然气在长输管线中生成水化物将引起流通能力降低，甚至堵塞，是天然气输送中应重视的问题。在各种天然气性质参数与管线输配工况下，正确测算水化物生成的工况，生成地点与数量，获得不生成水化物的“初始界限参数”，提出控制初始参数的方法以减少或防止水化物的生成。本文应用开发的计算机软件进行上述工作。二、主要计算公式在开发

3、计算机软件过程中，根据文献[1]等提供资料，部分公式与系数采用曲线拟合等方式获得。主要计算公式如下：三、计算与分析1、不同流速下水化物生成状况水蒸气饱和的纯天然气以四种不同日流量、由直径400MM管线输送，并设定小时流量均匀，计算结果见表1。表1项目VD400X104300X104200X104100X104　沿管线地点1L44．80725．25315．5977．616pa(相对压力)，管线起点天然气温度：20℃，水蒸气含量：30g/NM3，管线埋深：IM，管线埋深出土壤温度：2℃。由表1可见，由于流量不同而使水化物生成量出现较大差别。以单位

4、体积天然气用于生成水化物的水蒸气耗量H3、9.716g/NM3、7.956g/NM3与7.603g/NM3。其中生成次数少的场合，显然水蒸气耗量少，而生成次数相同时，水蒸气耗量随流量或流速的降低而减少。对于一定工况必然存在一个水蒸气耗量最大的流量或流速，称之为“最不利流量”或“最不利流速”，此流量或流速下生成最大量的水化物。对于表1的工况，最不利流量为302X104NM3/日，此时水蒸气耗量为9.964g／NM3。因此控制流量或流速，偏离以最不利流量或流速为峰值的不利区域，可以有效降低或避免水化物的生成。2、改变天然气水蒸气含量时水化物生成状

5、况设定管线起点天然气的水蒸气含量由表1饱和状态的30g/NM3降至未饱和状态的15g/NM3，其余原始数据同表1，计算结果见表2。表2项目VD400X104300X104200X104100X104　沿管线地点1L／37．32420．3089．6453，即不饱和状态时，在流量或流速较大的场合，即流量为400X104NM3／日与300X104NM3／日出现水化物不生成与生成次数减少而降低总生成量。而在流量或流速较小的场合，即流量为200x104NM3／日与100x104NM3／日，水化物生成量分别增加2．714M3／日与1．116M3／日。因此

6、盲目降低水蒸气含量有可能导致水化物增加，特别在流量或流速较小的场合。进一步降低水蒸气含量至10g／NM3时，仅最小流量100X104NM3／日场合生成水化物一次。因此对于各种工况，可以确定一个不生成水化物的界限初始含水量，且此时天然气的初始温度可以高于管道埋深处的土壤温度。表1工况下，四种天然气流量的界限初始含水量见表3，其随流量或流速的减少而降低，当初始含水量大于此值时，即生成水化物。表3内容显示中　项目VD400X104300X104200X104100X104Bpa降至3Mpa，初始水蒸气含量为58．951g/NM3(饱和状态)与15g

7、/NM3(未饱和状态)，其余原始数据同表1。计算结果是未饱和状态下四种流量场合均未生成水化物，而饱和状态仅流量为100X104NM3/日时生成水化物一次，其水蒸气耗量为9．746g/NM3，该数值大于起点压力为6Mpa的表1中数值，从而使水化物增加3．226M3／日，增幅达42．43％。由此可见，降低天然气压力可以防止水化物生成，若结合水蒸气含量的降低更为有效。但在较高水蒸气含量时降低压力，也可能使水化物生成量增加。因此对于各种工况可以确定一个不生成水化物的界限初始压力。表1工况下四种天然气流量的界限初始压力见表4，其随流量或流速的减少而降低

8、。当初始压力大于此值时，即生成水化物。表-4项目VD400X104300X104200X104100X104BGPR5．84．53．32．44、改变温度时水化物生成状况设定水蒸气含量为15.785g/NM3，天然气在管线起点的温度为20℃与10℃，后者为饱和状态，其余原始数据同表1。计算结果见表5。表-5项目VD400X104300X104200X104100X104　初始温度20℃1L／31．97117．9588．575H3／日与300X104NM3／日，可减少水化物生成，而在较小流量或流速场合，如200X104NM3／日与100X104N

9、M3／日，增加水化物生成量。因此当初始温度变化时，流量或流速对水化物的生成与否有显著影响。在较大流量或流速范围内，可以确定一个界限初始温度，其随流量或流速的增大而降