水合物形成与防止.ppt

水合物形成与防止 天然气水合物的形成及防止 一、概 述 定义 气体水合物：是水与轻烃、CO2及H2S等小分子气体形成的非化学计量型笼形晶体化合物(clathratehy drates ),或称笼型水合物。 天然气水合物：是一种由水分子和碳氢气体分子组成的结晶状固态简单化合物 （M·nH2O） 一、概 述 一、概 述 一、概 述 一、概 述 一、概 述 一、概 述 外形：如冰雪状，通常呈白色。结晶体以紧凑的格子构架排列，与冰的结构非常相似。 一、概 述 水合物的危害 水合物在管道中形成，会造成堵塞管道、减少天然气的输量、增大管线的压差、损坏管件等危害，导致严重管道事故； 水合物是在井筒中形成，可能造成堵塞井筒、减少油气产量、损坏井筒内部的部件，甚至造成油气井停产； 水合物是在地层多孔介质中形成，会造成堵塞油气井、减低油气藏的孔隙度和相对渗透率、改变油气藏的油气分布改变地层流体流向井筒渗流规律，这些危害使油气井的产量降低。 二、天然气中水汽的含量 水汽含量的表示方法 绝对湿度：每一立方米天然气中所含的水汽量（克数），用w表示 饱和含水汽量：饱和状态时一立方米体积内的水汽含量用ws表示。w ws； w= ws 相对湿度：?=w/ ws 露点：一定条件压力下，与ws对应的温度值 二、天然气中水汽的含量 水汽含量的影响因素（饱和状态下） 压力不变，温度愈高，水汽含量就愈多 温度不变，压力升高，水汽含量减少 分子量愈高，单位体积内的水汽含量就愈少 含有氮气，水汽含量会减少 含水量有二氧化碳和硫化氢，水汽含量增多 三、天然气水合物的生成条件 1、天然气水合物的分类 天然气水合物有两种分类方法。 三、天然气水合物的生成条件 2、天然气水合物的结构 三、天然气水合物的生成条件 三、天然气水合物的生成条件 4、水合物生成的动力学机理 三、天然气水合物的生成条件 三、天然气水合物的生成条件 三、水化物形成过程： 三、天然气水合物的生成条件 三、天然气水合物的生成条件 概括起来讲，水合物的主要生成条件有： 1) 有自由水存在，天然气的温度必须等于或低于天然气中水的露点； 2) 低温，体系温度必须达到水合物的生成温度； 3) 高压。 另外，高流速、压力波动、气体扰动、H2S和CO2等酸性气体的存在和微小水合物晶核的诱导等因素也可生成或加速天然气水合物的生成。在同一温度下，当气体蒸汽压升高时，形成水合物的先后次序分别是硫化氢→异丁烷→丙烷→乙烷→二氧化碳→甲烷→氮气。 三、天然气水合物的生成条件 表 天然气组分形成水合物的临界温度 四、形成水合物的温度和压力确定 (1)密度曲线法图解法 五、预防水合物的方法 五、预防水合物的方法 水合物若在井底、井口针形阀、场站设备或集输管线中生成，会降低气井产能，严重地影响正常生产，甚至造成停产事故。因此，如何防止水合物的生成是采气工艺中应该研究的问题。如前所述，天然气中含水分是生成水合物的内在因素。因此，脱除天然气的水分是杜绝水合物生成的根本途径。 五、预防水合物的方法 为了防止天然气生成水合物，一般有四种途径： 1) 提高天然气的流动温度； 2) 降低压力至给定温度时水合物的生成压力以下； 3) 脱除天然气中的水分； 4) 向气流中加入抑制剂(阻化剂)。 其中最积极的方法是保持管线和设备不含液态水，而最常用的办法则是向气流中加入各种抑制剂。 五、预防水合物的方法 加热提高天然气流动温度是防止生成水合物和排除已生成的水合物的方法之一。这就是在维持原来的压力状态下使输气管道中的天然气的温度高于生成水合物的温度，如图9所示。但这一方法不适用于干线输气管道中，因为消耗能量大，而且如前所述，冷却气体是增加输气管道流量的一个有效方法，特别是对于压缩机站数较多的干线输气管道。 五、预防水合物的方法 五、预防水合物的方法 这一方法也可用来排除在输气管道中已形成的水合物，其途径就是通过放空管放空。降压后必须经过一段时间(从几秒钟到几个小时)，以分解水合物。 注意：当用放空降压来分解输气管道中已形成的水合物时，必须在环境温度高于0℃以上的条件下进行，否则，水合物分解了，但立即又转化成为冰塞。 如干线输气管道中天然气的最低温度接近于零，在此温度下，生成水合物的平衡压力约为1～1.5MPa，而一般的输气压力大于5MPa，因此，用降压来防止干线输气管道中天然气生成水合物并不是一种有效的方法。 五、预防水合物的方法 五、预防水合物的方法 向天然气中注入各种能降低水化物生成温度的天然气水合物抑制剂。常用的抑制剂有甲醇、乙二醇(EG)、二甘醇(DEG)等。甲醇、乙二醇和二甘醇等的物理化学性质如表11所示。 甘醇类的醚基和羟基团形式相似于水的分子结构，与水有强的亲合力。向天然气中注入