气田采气管线天然气水合物生成条件预测

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1、学兔兔www.xuetutu.com第29卷第3期oILANDGASTRANSPORTATIoNANDSTORAGE油号储运11气田采气管线天然气水合物生成条件预测梁裕如张书勤延长石油集团有限责任公司研究院，陕西西安710075摘要：延长气田地面集气工程采用高压集气工艺，天然气在井口未经任何处理，经高压采气管线输送至集气站内进行集中处理。在一定温度和压力条件下，极易在采气管线中形成天然气水合物堵塞管道，影响采气管线的正常运行，因此，对采气管线水合物的生成条件进行预测是非常必要的。结合天然气管道动力学与天然气水合物统计热力学模型，利用VB编制了计算软件，以延长气田采气管线为例，对管线中天然气水合

2、物的生成条件进行预测和分析，从计算结果可以看出，该水合物生成条件的计算方法在实际工程应用中具有一定的实用价值。关键词：采气管线；天然气水合物；预测；分析文献标识码：A文章编号：1006—5539(2011)03—001l一030前言件的经验公式(Sloan，Berge，Motiee和Hammerschmidt延长气田采用井口不加热、不节流，高压集气、集公式)进行了对比评价。中注甲醇的集气工艺，井口天然气未经任何处理，在一定的温度和压力下，极易在采气管线中形成水合物1采气管道沿线热力水力耦合计算。堵塞管道，影响管道的正常运行。因此，对采气管线水联立质量方程、运动方程和能量守恒方程以及天合物的生成

3、进行预测是非常必要的。然气状态方程(BWRS方程)，采用四阶龙格一库塔积水合物的形成要满足三个条件：一是管线中有游分法进行求解，对采气管线进行稳态计算。离水：二是天然气温度低于水合物形成温度；三是气质量方程：体压力波动或流向突变产生搅动或有晶体存在。天然旦：0+气水合物生成的预测有很多种方法，常用的有经验图aa解法、相平衡常数法和统计热力学法。自18l0年Davy运动方程首次发现气体水合物后，人们对气体水合物I、II型热·旦dt。O=坳s一嚣d一Ij·0己)2·力学相平衡生成条件进行了大量研究。目前大多数水合物理论预测模型是在vanderWaals—Platteeuw(vd—(2)wP)模型⋯

4、基础上发展起来的。AmirHeydarit等采用能量守恒方程：人工神经网络的方法对水合物生成条件进行预测。G·一dQx=杀a[【坳。(、0U+2。j／1JKhaledAhmedAbdelfattahE对用来计算水合物形成条收稿日期：2010-09-15作者简介：梁裕如(1984一)，女，河北石家庄人，助理工程师，硕士，主要从事油气田地面工程研究工作。学兔兔www.xuetutu.com12天熟号与石油2011年6月NATURALGASANDOIL+fP_A~Vw_dP-I似w(9)+【(缶+譬)]c3J0RT天然气状态方程：式中：右方第一项表示标准态(To=273．15K，Po=0)下水的化学

5、位偏差，第二、三、四项分别表示对温度、r，+(日o--Co+Do一)P+(6号)p压力和浓度的校正；△w可按式(10)、(11)进行计算；w为水的摩尔分数，在温度低于冰点时，水的摩尔分+a詈(1+唧()㈩数w可按纯水处理(W=1．O)，当温度高于冰点时则需要根据烃类气体在水中的溶解度算出，见式(12)～摩阻系数计算采用柯列布鲁克怀特公式：(14)。nfr’A抖J=)](5)Ahw=Ahw+j△GP(10)。g△C=ACpw+b(T-To)(11)2对水合物生成进行预测w]fjXoj~exp(一)气体水合物存在两种结构(I型和Ⅱ型)，每种结xoi=exp(Aoi+Bo／T)(13)构都存在水相(

6、或为冰、液态水或水蒸气)。水合物状：1一∑乾(14)态与纯水态相比在能量上更为有利时，水合物就会形成。一般认为纯水态转变为水合物状态包含以下两由式(10)～(14)可得水合物的热力学状态式：步：—a~w(—To,O)一flOlAVwd01P"纯水(OL相)一空水合物晶格(B相)一填充了气体——一——十I—RTo』尺J。R的水合物晶格(H相)，其中OL、B和H用来识别所考虑的三种状态，何种状态在能量上处于有利地位取决：lnxw一∑n(1一∑)(15于该状态具有的最低化学位。对有水合物生成的相平衡体系，水在水合物相(H相)与在富水相(W相)中的化学位应当相等，即：3计算结果分析IZ“=(6)根据建

7、立的模型，将天然气管道动力学与天然气若以水在相的化学位为基准，式(6)可修改水合物热力学结合起来，利用VB编制了计算软件。根为：据延长气田天然气的组成及其它相关参数，计算采气“=w或者△“=△(7)管道沿线压力和温度分布，并根据计算结果对天然气式中：△表示空水合物晶格和填充晶格相态的水合物的生成进行预测，求出水合物形成温度，判断化学位差，可按式(8)进行计算；△表示完全空的水水合物在管线中的形成趋