1 天然气水合物的危害
天然气水合物是石油、天然气开采、加工和运输过程中在一定温度和压力下天然气与液态水形成的冰雪状复合物。严重时,这些水合物能堵塞井筒、管线、阀门和设备,从而影响天然气的开采、集输和加工的正常运转。只要条件满足,天然气水合物可以在管道、井筒以及地层多孔介质孔隙中形成,这对油气生产及储运危害很大。
9 T* l- p4 \3 @ C 2 天然气水合物的性质和形成
. b$ Y) ]" z y. L9 q4 r 水合物的性质及结构天然气水合物为白色结晶固体,是在一定温度、压力条件下,天然气中的烃分子与其中的游离水结合而形成的,其中水分子靠氢键形成一种带有大、小孔穴的结晶晶格体,这些孔穴被小的气体分子所充填。形成水合物的首要条件是天然气中含水,且处于过饱和状态,甚至有液态游离水存在;其次是有一定条件的压力和低于水合物形成的温度。在上述两种条件下的生产运行过程中,如遇压力波动、温度下降、节流或气流流向突变很快就可能形成水合物堵塞。
水合物的生成条件天然气水合物生成除了与天然气组分、组成和游离水含量有关外,还需要一定的压力和温度。下式即为水合物自发生成的条件:M+nH2O(固、液)=[M·H2O](水合物)
5 [+ P$ i( O5 r 也就是说,只有当系统中气体压力大于它的水合物分解压力时,才有可能由被水蒸气饱和的气体M自发地生成水合物。
由热力学观点看,水合物的自发生成绝不是必须使气体M被水蒸气饱和,只要系统中水的蒸汽压大于水合物晶格表面水的蒸汽压就足够了。此外,形成水合物的辅助条件是:气流的停滞区。
6 p" o% N5 h: Z) ~) O; c+ F 长庆气田天然气水合物形成的基本参数及防治工艺根据长庆气田天然气组分,采用节点分析软件分析,计算压力在6~20 ~℃。一般开井初期井口压力在20MPa 以上,采气管线按25MPa压力设计。根据下游用户交接点的压力情况,反算得出集气支、。井口的天然气流动温度一般只有15~18℃。这些参数和生产情况表明,井筒长度在300m 以上的大多数气井都具备形成水合物的条件,在井口和采气管线中很容易生成天然气水合物。为防治水合物的生成,需在井口注醇或加热。井口注醇、加热的方法很多,如滴注、电动计量泵注醇和气动注醇泵注醇、井口加热炉等,这都需要在井口设置一套注醇装置或一台加热炉,成本较高。长庆气田采用多井高压注醇工艺取代了原有工艺,实现了高压集气和二级布站。
, P, T3 Q7 T8 h, n1 O$ F 3 天然气水合物防治方法
) D6 C" G6 D: N 物理方法
0 q# A6 T; B- ~ 脱除法:将能形成水合物的成分,即水和低分子量的烃类物质或气体含量降低到一定程度使水合物失去形成的基础,对水的脱除而言,目前已有冷冻分离、固体燥剂吸附、溶剂吸收以及近年来发展起来的膜分离等技术,三甘醇溶剂吸收是目前应用最广泛的方法,对天然气长输管道一般要求:水的含量在17~125mg/m3之间国内外要求不同,露点温度要求比管
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