混输管道水合物的防治及冰塞预测模型.pdf

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1、石油工程建设采输技术l混输管道水合物的防治及冰塞预测模型随着油气田开发向着深海发展，因水合物造成的流动安全保障问题愈发凸显。文章针对水合物生成所造成的危害及对应的常用工程防治方法进行简单描述，并就水合物降压解堵过程中，可能由于水合物的分解而产生高速的水合物冰塞运动造成的损害进行分析。与此同时，还提出了简化的堵塞位置预测和冰塞运动模型，据此可用于工程施工中粗略估计冰塞位置和运动速度，为减轻高速冰塞对整个管道设备的危害提供依据，并对模型的局限性提出改进建议。关键词：Withtheoil-gasfielddevelopmenttowardsdeepsea，flowsecurityp

2、roblemscausedbyhydratehaveincreasinglybecomeprominent．Thispapergivesabriefdescriptionofharmscausedbyhydrateformationandthecorrespondingcommonpreventionmethods，analyzesthedamagecausedbyhigh～speedmovementofhydrateiceduetohydratedecompositionlnthecourseofdecreasingpressureforeliminatingpluggin

3、g．Meanwhile，thepaperalsoproposesasimplifiedpredictionmodelsaboutplugpositionandicemotion，whichcanbeusedinconstructiontoobtainaroughestimationoftheplugpositionandicevelocity，providingthebasisformitigatinghigh—speedicedamagetowholepipelineequipment．Finally，thepaperputsforwardsuggestionstoimpr

4、ovetheIimitationofthemodels．Keywordsmultiphasepipeline；hydrateplugging；positionprediction；velocityprediction“冰堵现象”[1-3]。而在管道日常运行中，一些误操作或者工况发生变天然气水合物是在低温高压的热力条件下天然气与化，如管道不正当节流、输量下降、含水量增高、环境温水作用形成的一种非化学计量型的笼型结晶化合物。截度下降、注入系统事故等，也可能导致水合物的生成。至目前，已发现的天然气水合物结构有三种，即I型、”型和H型。对于海洋管道，由于海洋环境的低温、高压，造成管内

5、的流体常处于水合物生成区，正常生产条水合物冰塞会对管道造成破坏：其一是水合物冰塞件下就可能形成水合物，造成管道堵塞，即通常所说的会沿着管道向下游运动使管道中流体的压力快速地增加，莞40卷第4期71—●_采输技术石油工程建设可能导致管道超压甚至破裂，如图1所示；其二是高速团能够进入到水合物笼形结构内。不同于热力学抑制剂，运动的水合物冰塞遇上阻碍，如弯管、凹坑或孔口等，他们能够推迟水合物的成核，以保证流体在管道停留时造成管道损毁，如图2所示。间内不会形成水合物，从而保证安全输送。但是，动力学抑制剂会受到过冷度的限制，当过冷度超过一定值时，KHIs就会失效。AAs分子通常有一个亲水

6、基和一个疏水基，他们允许水合物的生成，但使水合物以小颗粒的分散状态悬浮在液态烃里，水合物晶体就以水合物浆液的状态存在，不影响管道输送。AAs和KHIs的用量相对较小，约为水相质量的0．1％～3．3％。在较高的过冷度下，AAs的作用效果比KHIs要好，因此对于中深海石油勘探开发来说，AAs可能是唯一的选择。关于解堵，一般采取降压的方法。降压操作应在水如果速度足够高，会使得流体瞬间压力过大而发生管道破裂合物堵塞管段的两端同时进行，以维持两侧的压力平衡。图1管道中溷件处发生破裂若降压不慎，会导致水合物丽侧产生较大压差，进而造成管道破裂。另外，对管道进行降压操作，分解的水合物会吸收大

7、量的热量，造成管道的局部温度降低，水合物分解产生的水易转化为冰，而冰对压力不敏感并且更难融解，只能采用加热的方法补救。在水合物解堵的过程中，确定水合物堵塞点的位置是整个解堵过程中的重中之重，也是能否安全移除水合物的关键。根据管道出口泄压和再憋压的升压速率，按天然气图2管道弯头处发生破裂管道储气的过程可以估算出天然气管道的堵塞位置。其管道越长，发生水合物堵塞的风险就越大，对于比原理如图3所示。较严重的水合物堵塞事故，有时只能停产维修甚至放弃整条管道，会给油田生产带来巨大的经济损失。图3天然气菅道堵塞点示意