專題論述科技信息天然氣氣水合物在天然氣輸送中的應(yīng)用研究陜西省天然氣股份有限公司田光焦金改牛生輝[摘要]在輸送未經(jīng)分離的天然 氣的過程中，由于壓力和溫度等外界環(huán)境因素的改變,常常生成大量的水合物,造成管線凍堵,嚴(yán)重影響天然氣的正常輸送儲存。本文介紹了輸氣管道中形成水合物的必備條件。為了避免水合物堵塞,需要知道水合物壓力及溫度條件,本文簡述了波諾馬列夫經(jīng)驗公式法和相平街計算法以及防治水合物常用的四種方法。[關(guān)鍵詞]天然氣水合物天然氣管輸 堵塞預(yù)測防治方法1.前言3.天然氣水合物的防治方法陜西省境內(nèi)的長輸天然氣管線已建成靖邊至西安- -線和二線、咸在管線中天然氣水合物形成后,要保證管線內(nèi)的暢通就要想辦法陽至寶雞、西安至渭南、寶雞至漢中、咸陽至寶雞復(fù)線、西安至商洛、漢分解管線內(nèi)的天然氣水合物。 通常存在以下情況:當(dāng)氣體的組分和溫中至安康8條天然氣長輸管線，總里程達(dá)1899公里，年輸氣能力40億度 一定時,可以通過降壓的方式;在壓力和組分-定時 ,可以通過增加立方米。在輸送天然氣的過程中，由于壓力和溫度等外界環(huán)境因素的溫度的方法:在溫度 .壓力一定時.可以通過添加電解質(zhì)或醇類物質(zhì)，改改變,主要是在冬季,管線中常常生成大量的水合物,造成管線凍堵,嚴(yán)變天然 氣水合物的平衡存在條件，從而使氣體從水合物中解析出來。重影響天然氣的正常輸送儲存。根據(jù)以上指導(dǎo)原則,管線中天然氣水合物形成的防治方法主要有以下天然氣水合物是種白色結(jié)晶固體,外觀似冰， 密度約0.88- 0.90g/em。其中可生成氣體水合物的典型物質(zhì)包括:CH.CH、CH.CO,和H.S等(1)天然氣的深度脫水等。水合物的生成-般需要具備三個條件:(1)氣體中有液態(tài)水存在或通過對天然氣脫水防治天然氣水合物的形成。因為天然氣水合物含有過飽和狀態(tài)的水汽。(2)有足夠高的壓力和足夠低的溫度。(3)在上。的形成 -定要有游離水的存在，所以在天然氣工業(yè)生產(chǎn)過程中,通過添述條件下,氣體壓力波動或流向突變產(chǎn)生攪動或有晶體存在都能夠促加氣體 干燥劑降低天然氣的含水量來達(dá)到抑制天然氣水合物的形成。進(jìn)水合物的形成。值得注意的是:當(dāng)高于水合物的臨界溫度時,不論壓陜西 省的用氣主要由長慶油田凈化-廠 和凈化三廠輸送，天然氣的深力多大，也不會生成氣體水合物。度脫水由長慶一凈和三凈完成,我公司的輸氣場站都配置有分離器,用如何預(yù)防和消除管道中的天然氣水合物,已引起了廣大技術(shù)人員來進(jìn)行再次脫水除塵。的重視,從而成為天然氣傳輸中急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。(2)提高天然氣流動溫度2、天然氣水合物生成條件預(yù)測方法由于在一定組分下，天然氣水合物形成于低溫高壓狀態(tài)下,所以可天然氣水合物是在一-定的溫度、壓力條件下生成的,如能預(yù)測生成以通 過加熱的措施抑制天然氣水合物的形成。這就是在維持原來的壓水合物的溫度和壓力,便可提前做出措施防止其生成。以下介紹兩種力狀態(tài) 下使輸氣管道中的天然氣的溫度高于生成水合物的溫度。但這預(yù)測方法，以用來指導(dǎo)實際生產(chǎn).提前做出預(yù)防措施.保證天然氣安全種方 法不適用于天然氣長輸管道，因為消耗能量大,而且由于冷卻氣體平穩(wěn)輸送。是增加輸氣管道流量的一個有效方法,故它不適于壓縮機(jī)站數(shù)較多的2.1波諾馬列夫經(jīng)驗公式法波諾馬列夫?qū)Υ罅繉嶒灁?shù)據(jù)進(jìn)行整理,得出不同密度的天然氣水加熱方法通常在輸氣站采用,因為那里經(jīng)常需要較大幅度的降低合物生成條件方程" .適用范圍為天然氣的相對密度從0.56到100"天然氣的壓力，由于節(jié)流效應(yīng)會使溫度降得很低,從而使節(jié)流閥、孔板當(dāng)T>273.1K時:等處發(fā)生凍結(jié)。在冬季,我公司部分輸氣場站,在調(diào)壓、計量和節(jié)流系lgP=: -1.00555 + 0.0541(B+ T- 273.1)(1)統(tǒng) 上安裝電伴熱裝置有效地杜絕了凍堵現(xiàn)象的發(fā)生。lgP= -1.0055+0.0171(B + T- 273.1)式中:P壓力,kPa;T- -水合物平衡溫度;B.B,一與天然氣有關(guān)的系數(shù),其值與天然氣的相對密度γ ,的相對關(guān)系見表1。表1 B和B.系數(shù)表y。0.56 | 0.6 0.64 0.68 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1.0B 24.25|17.6715.47/14.34 14.0 13212.741211611.1710.77圖1計量裝置的電伴熱圖2節(jié)流裝置的電伴熱(3)降壓B.77.464.248.6 45.6 44.4 42.0 39.9 37.9 36.20 34.533.1降低壓力防止生成水合物的方法就是在維持原來的溫度狀態(tài)下，2.2相平衡計算法使輸氣管道中的天然氣壓力降低，從而使生成的水合物溫度曲線下降。1940年Katz根據(jù)氣一固平衡常數(shù),提出了一種估算天然氣水合物這一方法 也可用來排除在輸氣管道中已形成的水合物，其途徑就生成條件的方法，相平衡法適用范圍廣,可用于計算含有典型烷烴組是通過放空管放空。 降壓后必須經(jīng)過一段時間(從幾秒鐘到幾個小時)，成的無硫天然氣，而對非烴含量多的氣體及壓力高于6.9MPa時誤差較以分解水合物。 要注意的是，當(dāng)用放空降壓來分解輸氣管道中形成的大,因此，相平衡計算法適合于城市管輸?shù)奶烊粴馑衔飼r,必須在環(huán)境溫度高于0C以上的條件下進(jìn)行。否則,水合物相平衡法采用的模型是露點模型，當(dāng)油氣烴類體系相態(tài)發(fā)生變化分解 了,但又立即轉(zhuǎn)化為冰塞。處于露點時,其相平衡的物質(zhì)量平衡表現(xiàn)為平衡氣相的摩爾分?jǐn)?shù)V趨(4)減壓管路系統(tǒng)加熱近于1,平衡液相的摩爾分?jǐn)?shù)L趨近于0，根據(jù)下式"。對于民用壓縮天然氣減壓過程采用吸收- -吸附脫水工藝成本高、不經(jīng)濟(jì),可以通過設(shè)計合理的減壓機(jī)制和外部加熱的方法來解決。可1+(K,-1)V=Z1采用多級降壓措施.根據(jù)現(xiàn)場情況確定最合理的降壓級數(shù)和每級的降(3)壓比?？紤]實際工程造價與可行性,-般采用3級減壓流程 ，各級為等x=1+(K-I)V=R降壓比減壓最好,這樣增加了氣體吸收外界熱量的能力實際溫度降減對有n種組分天然氣,根據(jù)氣-固平衡應(yīng)滿足少。對各級調(diào)壓閥及其后部分管路增設(shè)加熱裝置，也可有效防止冷凝K.=Y/Z(4液的產(chǎn)生。4、總結(jié)式中:一壓力,kPa;在天然氣生產(chǎn)和輸送過程中,尤其在輸氣設(shè)備和管線中,形成的天T-溫度,K;Y-組分在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù);然氣水合物會堵寨生產(chǎn)設(shè)備和管線，影響生產(chǎn)的正常運行。本文總結(jié)分析天然氣水合物生成條件及預(yù)測方法,對油氣田實際生產(chǎn)中的防治X一組分i在固相中的摩爾分?jǐn)?shù):K-一組分對不同的氣體的平衡常數(shù)。方法也作了初步的探討,但每種方法有其不足,預(yù)測及防治天然氣水合對不同的氣體，卡茲等人用實驗測出了不同溫度和壓力下的平衡物的方法還需在實際生產(chǎn)中不斷摸索.不斷改進(jìn)。常數(shù)K值,并繪制了相應(yīng)的曲線，同時也可應(yīng)用相應(yīng)的狀態(tài)方程進(jìn)行計參考文獻(xiàn)算。對天然氣混合物，生成的水合物應(yīng)滿足下式"[1]李士倫.天然氣工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006:300- 308.[2]何更生.油層物理[M].北京:石油工業(yè)出版社,2004:87-90.說-2x-1