第30卷第8期(2011.08)〈試驗研究乙二醇影響水合物生成的模擬實驗相宇大慶油田設(shè)計院摘要:天然氣是多組分混合物,儲存狀態(tài)下液化天然氣處于氣液相平衡狀態(tài)。水合物相平衡的硏究主要是通過實驗方法和數(shù)學(xué)預(yù)測手段確定水合物的相平衡條件,判斷水合物的生成條件和影響因素,以控制水合物的生成。實驗研究可知,乙二醇能夠增大二氧化碳的溶解度,提高水合物的相平衡壓力,降低水合物相平衡溫度,抑制水合物的生成,使用質(zhì)量分數(shù)為20%的乙二醇溶液可使水合物生成至少延遲7h。關(guān)鍵詞:天然氣;水合物;乙二醇;相平衡;實驗doi:10.3969/issn.1006-68962011.8.008天然氣與水在一定條件下形成的似冰的籠形晶壓力傳感器體水合物稱為天然氣水合物,俗稱“可燃冰”,儲止回閥計算機存能力大,其生成與壓力、溫度、氣和水接觸面積減壓閥壓力表以及添加劑等因素有關(guān)"。天然氣是多組分混合放空閥物,儲存狀態(tài)下液化天然氣處于氣液相平衡狀態(tài)而水合物相平衡的研究主要是通過數(shù)學(xué)預(yù)測手段和平流泵溫度傳感器實驗方法確定水合物的相平衡條件,判斷水合物的424生成條件和影響因素,以控制水合物的生成。在油氣設(shè)備和管道中形成的水合物會引起堵塞,影響生二氧化碳氣瓶產(chǎn),甚至使管線及整個油井報廢。為防止水合物形成,目前在油氣工業(yè)生產(chǎn)和運輸過程中普遍采用加圖1水合物生成裝置入甲醇或乙二醇的方法,改變水合物的生成條件,0004.2207)防止水合物堵塞設(shè)備或管道甲醇和乙二醇是通過降低水合物生成壓力,提高水合物生成溫度來抑制水合物的生成,是常用的(1903l,268s熱力學(xué)抑制劑。通過實驗研究乙二醇對水合物生成100002010030040500002000,295.00相平衡條件的影響,結(jié)果表明,質(zhì)量分數(shù)為2%的乙二醇可以有效抑制水合物的生成。e(19050,278.10)D(422711模擬實驗10000200003000040001.1工況概述實驗裝置如圖1所示。主要由供氣系統(tǒng)、配液圖2水合物相平衡曲線系統(tǒng)、注液系統(tǒng)、天然氣水合物生成反應(yīng)裝置、溫降變化還是比較大的。充入的二氧化碳比釜內(nèi)液相控系統(tǒng)、溫度和壓力測量系統(tǒng)、計算機數(shù)據(jù)采集系溫度略高,所以溫度曲線在一開始出現(xiàn)小段上升。統(tǒng)組成。反應(yīng)到達B點時生成水合物,反應(yīng)放出的熱量使溶將初始壓力42207MPa、溫度29500K的解在溶液中的二氧化碳釋放,所以壓降曲線較為平800mL去離子水加入二氧化碳體系,攪拌轉(zhuǎn)速為緩,沒有出現(xiàn)劇烈變動。由于液相體積較大或水合280rmin。水合物生成曲線如圖2所示。其中點A物生成量較小,水合物生成放出的熱量僅使體系溫為反應(yīng)初始點,由于二氧化碳在水中的溶解度較大度稍有上升,日恒溫箱此后懷是處干降溫階段,水加上攪拌的作用,反應(yīng)一開始釜內(nèi)壓力急劇下降,合物放出的中國煤化工出的冷量,溫幾乎成一條直線;隨著水中溶解的二氧化碳趨于飽度不斷下CNMHG點到D降溫過和,壓降曲線變緩,但由于溫度不斷下降,所以壓程中不斷生成水合物,壓力緩慢下降,耗氣率逐漸16油氣田地面工程(htt://ww. yatdmgc. com)第30卷第8期(201108)〈試驗研究〉降低,水合物生成量越來越少。反應(yīng)最終達平因可能是乙二醇抑制了水合物的生成或改變了溶液衡狀態(tài)D的比熱。實驗最終達到平衡狀態(tài),溫度為27576K、壓3)乙二醇(20%)體系即使降到最低的溫力為16560MPa。由水合物相平衡計算軟件計算度也沒有生成水合物,溫度和壓力在E點后保持不相應(yīng)溫度下的理論相平衡壓力分別為1:02MPa、變,唯一的可能原因是乙二醇抑制了水合物的生1692MPa,相對誤差分別為27%、2.1%,考慮實成,使壓力降到對應(yīng)溫度下的相平衡壓力值下。驗實際運行中相平衡影響因素多,實驗誤差在允許(4)乙二醇(10%)體系中溫度、壓力在D點范圍,本實驗有可行性。后保持不變,為了驗證體系已經(jīng)處于相平衡狀態(tài),2兩種工況對水合物生成的影響用水合物相平衡計算軟件計算溫度為TD(274.26K工況1:800mL去離子水+乙二醇(10t%)+時理論平衡壓力為1.836MPa,實際值p(1.7597CO,初始壓力和溫度分別為42535MPa、29467K,MPa)與理論值相對誤差是0.041,在實驗影響因攪拌轉(zhuǎn)速為280rmin素較多的情況下,可以認為該體系達到了相平衡。工況2:800mL去離子水+乙二醇(20t%)+用同樣方法計算出相同溫度下純水體系相平衡壓力CO,初始壓力和溫度分別為4.24MPa、29446K,為1431MPa,對比1836MPa可知,乙二醇提高了攪拌轉(zhuǎn)速為280r/min。水合物生成壓力,也就是降低了水合物生成溫度,實驗進行到某點開始生成水合物,溫度略有上對水合物的生成存在抑制作用。升,僅為054℃,且相比純水體系來說溫度上升(5)為了進一步驗證乙二醇的抑制作用,對乙斜率較小,可能是生成的水合物量較少所致。隨反二醇(20%)體系用水合物相平衡計算軟件計算應(yīng)時間的延長,溫度、壓力保持不變,可認為體系體系終溫對應(yīng)的相平衡壓力為23762MPa,體系最終達到相平衡。實驗從開始后整個過程中溫度、最終壓力穩(wěn)定在21103MPa,低于相平衡壓力。壓力沒有發(fā)生突變,隨時間的延長溫度和壓力保持故體系自始至終沒有生成水合物,反過來即證明了穩(wěn)定。初步推測乙二醇加入量較多抑制了水合物的乙二醇確實提高了水合物生成壓力,也就相當(dāng)于降生成,壓力降到了平衡溫度對應(yīng)的相平衡壓力下,低了生成溫度。體系中僅有氣相和富水相,沒有生成水合物。(6)由于每次實驗到達的最終溫度相差較大,將上述體系下的實驗結(jié)果列于表1,分析乙二只能用上述方法判斷乙二醇對水合物生成的作用。醇對水合物生成的影響。3結(jié)語表1各體系水合物生成比較體系800mL去離800mL去離子800mL去離子水合物相平衡的影響是巨大的,例如油氣田生子水+CO水+乙二醇水+乙二醇產(chǎn)中二氧化碳是必不可少的,而二氧化碳一旦降到(10%)+CO2(20%)+CO2三相點溫度和壓力以下,就會形成固體顆粒,這種pTA/K295.00獨特的物相特性使得水合物產(chǎn)生的液體聚集;深水油田鉆井期間,天然氣水合物的生成帶來了許多PH/MPa2668523482管道堵塞問題,最終使油流通道切斷,事故嚴重。278.10275.47實驗研究可知,乙二醇能夠增大二氧化碳的溶解度,提高水合物的相平衡壓力,降低水合物相平衡1.16溫度,抑制水合物的生成,使用質(zhì)量分數(shù)為20%的(A-nB)/n0.390.47乙二醇溶液可使水合物生成至少延遲7hTc-T/K0.54參考文獻2結(jié)果分析1]王海秀.表面活性劑對天然氣水合物生成促進的研究U.天然氣與石油,2008,26(5):38-41.(1)加入乙二醇后nA-nB、(mA-nBl/nA均凹丁浩,影響天然氣液化流程性能的參數(shù)分析研究俱油氣田地增大,證明乙二醇能促進二氧化碳溶解,增大了二面工程,206,25(6):12-13.氧化碳溶解度。3]張亮.天然氣水合物形成機理及有效清除門石油鉆采工藝(2)乙二醇(10%)體系中溶解的二氧化碳量明顯大于純水體系,但前者中生成水合物時溫升馮星安.對四丿中國煤化工蟲分析及防腐設(shè)計初探團石CNMHG14僅054℃,遠小于后者,推測出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原(欄自主持楊軍)17油氣田地面工程(nttp://www.yqtdmgc.com