水合物浆液黏度特性与流动阻力特性的研究进展.pdf

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1、４３４化工机械２０１６年水合物浆液黏度特性与流动阻力*特性的研究进展史博会**１吕晓方１郑丽君２王麟雁１丁麟１阮超宇１王玮１宫敬１（１．中国石油大学（北京）油气管道输送安全国家重点实验室；２．中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院）摘要总结了国内外水合物浆液在黏度特性与流动阻力特性方面的研究成果，结果表明，水合物浆液多呈现剪切稀释性，但对其微观机理的研究不够深入，在水合物浆液拟单相研究方面较为成熟，在多相流动方面则有待加强。关键词水合物浆液黏度特性流动阻力特性研究进展中图分类号ＴＱ０５０文献标识码Ａ文章编号０２５４-６０９４（２０１６）０４-０４３４-０８低分子量气

2、体分子，如甲烷、乙烷、丙烷及二１水合物浆液的黏度特性氧化碳等，在高压低温条件下与水分子形成的非水合物浆液中的水合物颗粒在连续油相中以化学计量性笼型结构的晶体物质称之为气体水合悬浮液的形式存在，因此水合物浆液具备非牛顿物［１，２］。随着深水油气田开发深度的不断增加，流动特性，致使其黏度特性呈现复杂性并受诸多［８，９］高压低温的复杂海底环境为天然气水合物的形成因素影响，包括温度、压力、流速、剪切速率、含水率、颗粒体积分数、颗粒直径、颗粒变形性、颗创造了有利条件，这使得深水油气集输海底管道［３］粒分布、颗粒间的黏滞力、颗粒聚集特性、油气体中的水合物堵塞问题日益严峻。常规传统

3、的系表观黏度及其稳定性等。因此，要建立一个公水合物抑制技术如注入热力学抑制剂、绝热等方认度高且符合水合物浆液实际情况的黏度预测模法，受深水条件限制而呈现出不同程度的技术与型具有较大的难度。同时受天然气水合物形成条［４］经济局限。２００２年，自水合物冷流技术首次被件的限制与黏度测量仪器的技术局限，初期研究［５］提出，并伴随着低液量抑制剂的广泛应用与深者仅对诸多非天然气水合物浆液的黏度特性开展［６，７］入研究，水合物风险控制之水合物浆液流动了相关研究。近年来，随着国内外各水合物研究技术已逐渐成为国内外的研究热点。显然，水合机构高压低温水合物浆液流动环道体系的建立，物浆液的

4、黏度特性与流动阻力特性是水合物浆液以及各种具备高压组件的流变仪器的开发应流动技术应用于深水水合物风险控制技术的研究［１０］用，天然气水合物浆液黏度环道实验和流变仪基础与技术核心。因此，笔者对国内外研究者在测试研究在不断深入。水合物浆液黏度特性与流动阻力特性方面的研究１．１非天然气水合物浆液的黏度特性进行了总结，以期从多学科多角度，借助先进测量四丁基溴化铵（ＴｅｔｒａＢｕｔｙｌＡｍｍｏｎｉｕｍＢｒｏ-手段与高效数值模拟，开展理论与实验研究，通过ｍｉｄｅ，ＴＢＡＢ）、四丁基氟化铵（ＴｅｔｒａＢｕｔｙｌＡｍｍｏｎｉ-宏观与微观研究相结合，以提高对水合物浆液黏ｕｍＦｌｕｏｒｉ

5、ｄｅ，ＴＢＡＦ）、四丁基溴化磷（Ｔｅｔｒａ-Ｎ-Ｂｕｔｙｌ度特性与流动阻力特性的认识。ＰｈｏｓｐｈｏｎｉｕｍＢｒｏｍｉｄｅ，ＴＢＰＢ）、四氢呋喃（Ｔｅｔｒａ*国家自然科学基金项目（５１３０６２０８，５１２７４２１８，５１１３４００６），中国石油大学（北京）科研基金项目（２４６２０１４ＹＪＲＣ００６，２４６２０１５ＹＱ０４０４）。**史博会，女，１９８４年２月生，讲师。北京市，１０２２４９。第４３卷第４期化工机械４３５［２６］ＨｙｄｒｏＦｕｒａｎ，ＴＨＦ）或某些制冷剂在常压下就能形理论建立黏度预测模型。成水合物，因此它们对实验条件要求相对不高，研ＵｒｄａｈｌＯ等是最初应

6、用高压圆轮流动模拟器究者运用环道或流变仪等实验装置，并借助这类开展气体水合物浆液流变性研究的学者，但他们［２７］物质对水合物浆液的黏度特性开展相关探索研研究的重点是测试低剂量抑制剂的使用效果。究。还有诸多学者分别在挪威科技大学水合物流动环［２８，２９］ＤａｒｂｏｕｒｅｔＭ等研究了ＴＢＡＢ水合物悬浮液道、法国能源研究院（ＩｎｓｔｉｔｕｔＦｒａｎｃａｉｓｄｕＰｅ-［３０～３３］的流变数据，认为ＴＢＡＢ水合物悬浮液符合Ｂｉｎｇ-ｔｒｏｌｅ，ＩＦＰ）Ｌｙｏｎ多相流动环道、法国圣艾蒂［１１］［３４］ｈａｍ流变模型，但没有给出具体的表达式。安矿业学院Ａｒｃｈｉｍｅｄｅ流动环道、美

7、国Ｅｘｘｏｎ-［１２］［１３，１４］［３５，３６］ＷａｎｇＷ等和王武昌等研究了ＴＨＦ和Ｍｏｂｉｌ流动环道、中国石油大学（北京）透明［３７～３９］ＣＨＣＣｌＦ或ＨＣＦＣ-１４１ｂ水合物浆液的环道实验高压水合物环道及水合物浆液与蜡沉积实３２［１０］数据，并建立了流变参数与水合物体积分数相关验环道等实验装置上，依据Ｈａｎｇｅｎ-Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅ联的Ｂｉｎｇｈａｍ流变模型关系式，来描述水合物浆定律和管道压降流量实验数据，反算了不同实验液的黏度特性。姚海元等通过ＮＤＪ-１Ｅ旋转黏度条件下天然气水合物浆液的黏度；研究结果表明，计的分析得出，连续相黏度、剪切速