水合物堵塞的特性及分解方法

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1、智能井井下流入控制阀砂岩油藏适应性分析水合物堵塞的特性及分解方法摘要本文研究了水合物堵塞的特性及其分解方法。为了研究水合物的形成以及分解速度和方法，从而进行了18个泵循环及16个低地势循环实验。水合物特性的研究表明，水合物堵塞是在流动回路中形成，它的性质（如密度、孔隙度和渗透率）是根据一些不同参数（如过度冷却温度、矿化度和注气率）来测量。这些参数的变化影响着水合物的形成。在低地势测试中，水合物的孔隙度在0.7到0.86之间，渗透率在2达西到15达西之间。我们发现，在低地势测试中形成的水合物堵塞是可再生的。水合物形成的时间决定于上述注气率、过冷温度

2、及矿化度等参数。在其他条件相同的情况下，过冷温度越高、矿化度越低，水合物生成得越快；注气率越高，水合物生成得越快。假设气流持续时间更长的话，气流将无法渗透过这些堵塞物。水合物分解的研究表明，水合物堵塞可通过不同的方法进行分解，包括加热、降压以及加入乙二醇抑制剂。本文在分析了水合物分解实验结果后，根据实验结果来选定分解模型，同时，不同的分解模型的模拟也做出了比较。水合物的加热分解是沿水合物堵塞长度加热使堵塞物均匀分解。降压分解实验表明，降压分解沿堵塞物长度分布不是均匀的。而抑制剂分解是在抑制剂与堵塞物的接触点发生。目前已经开发了第一代抑制剂分解模型

3、。模拟的分解过程中将实验温度与压力作为输入参数，使模拟结果与实验数据更加的吻合。引言水合物是在高压低温环境中气体分子进入水中而形成的冰状的固体混合物。图1.1-1是PVT-Sim根据实验中所用天然气的组分生成出的水合物平衡曲线。23智能井井下流入控制阀砂岩油藏适应性分析图1.1-1水合物平衡曲线上图说明，在高压低温环境下，水合物的形成是稳定的。在关井的时候，温度会骤降至海底温度（3000下为40），因此，如果不进行降压的话，那么系统几乎全部处于水合物生成的区域。也就是说，在此环境下将形成水合物堵塞。在深水采油作业中，为了避免水合物堵塞，必须对水合

4、物是如何沉淀以及如何在水下卫星井、流管及立管中形成堵塞有所了解。当在系统中假如热力学抑制剂如盐、乙二醇或甲烷后，水合物平衡曲线向左移动（即向低温高压侧移动）。这样便抑制了水合物的形成。但是，有时流管中的水合物生成无法得到良好的抑制。在此情况中，必须将已经生成的水合物堵塞分解，才能重新获得产量。从此图中看出，当温度升高、压力降低或者加入更多的抑制剂时，堵塞物将被分解。此次研究的主要目的是，通过了解水合物的生成现象及其分解方法，从而防止水合物的生成以及为实际情况中的水合物堵塞分解提供指导。为了达到此次科学研究的目的，作者用到了三个科学基本方法。第一，

5、拥有充足的实验数据和现象的观察结果从而提出问题。第二，这些信息经过多次的检查从而排除错误的结论。第三，基于理论推导及上述信息与文献资料的关系，从而做出如下假设：1.水合物形成的时间决定于上述注气率、过冷温度及矿化度等参数。在其他条件相同的情况下，过冷温度越高、注气率越高，水合物生成得越快；同时，矿化度越高会延缓水合物的形成。2.在使用加热分解方法时，水合物是被均匀地分解。3.在使用抑制剂分解方法时，水合物的分解发生在与抑制剂接触的位置。23智能井井下流入控制阀砂岩油藏适应性分析上述观点仅为假设，它们还没被证实为完全正确。然而，它们可为第三章中的实

6、验分析做铺垫准备。此次研究可以归类为一个实验调查研究，在第二章提出的实验设计是非常重要的。第三章中讲到通过进行18个泵循环及16个低地势循环实验来模拟阀门泄漏的情况。通过计算堵塞物的渗透率、孔隙度和流动特性来描述水合物堵塞的特性。在18个泵循环实验中，水合物通过加热方法来分解。在16个低地势循环实验中，11个实验用加热分解，4个实验用降压分解，1个实验用抑制剂乙二醇（MEG）分解。第三章讨论了实验分析以及上述假设的有效性。并且对实验数据和模拟数据做了比较。第四章总结此次调查研究的结论，并提出了后续的工作。第二章实验设置2.1实验装置此次实验是在T

7、ulsa大学进行的，流动回路由总厂160英尺内径为2.9英寸的不锈钢管组成。DouglasEstanga博士论文中研究水合物堵塞机理时和ColoradoSchoolofMine的水合物研究中心研究水合物形成时也用到了这套实验装置。流动循环是靠多相泵的吸入端和排放端来连接。流动路线由5英寸熟钢管号为10号的不锈钢钢管组成，流体进入且密封在内形成回路。管线上安装了4个伽马光密度计，其中三个是固定的，另外一个可以在39英尺长度内扫描。固定的那几个光密度计可以提供固定点密度随时间的变化，移动的那个光密度计可以扫描39英尺长度上的密度。将油、气、水和各种添

8、加剂注入到流动循环中所需的所有设备都放在流动循环左边的处理建筑中，如图2.1-1所示。流动循环对面的控制拖车包含了所有数据采集模块和计算