水合物讲课材料

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1、二、水合物1、天然气水合物的性质（Gashydrates,也称水化物）(1)外观白色结晶固体，类似于松散的冰或致密的雪。(2)密度甲烷水合物比水轻（922kg/m3)，乙烷及其以上重轻的水合物比水重。天然气水合物是在一定压力和温度（高于水的冰点温度）的条件下，天然气中水与烃类气体构成的结晶状的复合物。(3)水合物结构水合物是由氢键连接的水分子结构形成的笼形结构，气体分子则在范德华力作用下被包围在晶格中，有Ⅰ型和Ⅱ型两种结构。气体水合物晶体结构水合物结构数据二、水合物2、水合物的生成条件(1)液态水的存在液态水的存在是生成水合物的必要条件。(2)低温低温是形成水合物的重要条件，天然气的温度

2、必须等于或低于天然气中水汽的露点。(3)高压组成相同的气体，水合物生成温度随压力升高（降低）而升高（降低）(4)其它条件压力的波动，气流方向改变及微小水化晶的存在。二、水合物天然气水合物形成有一个最高温度，即临界温度，若超过这个温度，再高的压力也不会形成水合物。正丁烷以上一般不生成水合物。天然气组分形成水合物的临界温度二、水合物3、防治水合物的方法水合物的形成，堵塞井筒或采气管线，影响气井的正常生产，常用的防治水合物的方法有：干燥气体（脱水）提高气流温度（加热法）加防冻剂降压等。二、水合物3、防治水合物的方法(1)干燥气体（脱水）天然气中含有水分是生成水合物的内存因素，因此，脱除天然气的

3、水分是杜绝水合物生成的根本途径。单井脱水集气站集中脱水二、水合物(2)提高气流温度（加热法）提高温度防止生成水合物的实质是把气流温度提高到生成水合物的温度以上，加热方法有蒸汽加热法和水套炉加热法。二、水合物(3)加防冻剂向天然气中加入各种能降低水合物生成温度的天然气水合物抑制剂，降低天然气的露点，防止水合物的生成。①防冻剂的种类热力学抑制剂：甲醇，乙二醇（EG）、二甘醇（DEG）等。近年来，国外开发了新型水合物抑制剂（LDHI）：动力学抑制剂与防聚剂。二、水合物常用水合物抑制剂的物理化学性质二、水合物热力学抑制剂性能比较：挥发性、回收：乙二醇和甘醇挥发性低，易于与所吸收的水分离，易回收；

4、甲醇易挥发，也可回收，但不经济。乙二醇vs二甘醇：普遍使用乙二醇，因为乙二醇价格便宜，性能优良，但乙二醇粘度高，在低温系统流动阻力大。甲醇：易挥发、刺激性、有毒。但其沸点低，水溶液冰点低，在较低温度时不易冻结，适用于低温场合，防冻效果好，价格便宜。二、水合物②防冻剂的注入量计算贫液：指未与湿气接触的新鲜甲醇（乙二醇）或再生后达到浓度要求的甲醇（乙二醇）。注：甲醇贫液浓度一般选择100%,乙二醇分液浓度一般使用60-80%。富液：指吸收了湿气水分的甲醇（乙二醇）稀释液。二、水合物计算方法：公式法和查图法两种。公式法：对于乙二醇，2335换成4000。WR—富液浓度，%（重量）；M—甲醇（乙

5、二醇）分子量；Δt—露点降，℃富液浓度：二、水合物公式法：Gd—甲醇（乙二醇）日注量，kg（抑制剂）/d;Qg—日产气量，104m3/d;WL—贫液浓度，%（重量）；q1—上游天然气饱和含水量，kg/104m3;q2—下游天然气饱和含水量，kg/104m3。万方气日注量：二、水合物4、气田水合物防止措施(1)天然气水合物形成可能性单井产量小、井口气流温度低，井筒易形成水合物。地面环境温度低：冬季环境温度最低达-30℃。集气管线埋深不一，最大冻土深度1.5m，湿气输送到集气站，易造成水合物及冰堵的形成。根据天然气组份计算及生产表明：开井初期大多数气井井筒300m以上已满足天然气水合物形成温

6、度条件。二、水合物(2)措施注甲醇防治水合物的形成井下节流防治水合物的形成二、水合物注甲醇防治水合物季节产气量产水量集气距离优化注醇量天然气性质压力温度注醇工艺示意图气田主体采用“高压集气集中注醇”防止水合物的形成。对个别边远井及形成水合物时间较少的气井采用流动注醇车井口注醇的方法。二、水合物井下节流防止水合物（降压法）井下节流工艺是利用井下节流嘴实现井筒降压，通过利用地温加热，使节流后气流温度基本能恢复到节流前温度。由于大大降低了节流器下游系统的压力，从而减少了水合物形成机会。井下节流前后井筒温度、压力剖面图二、水合物5、新型水合物抑制剂（LDHI）进展包括阻聚剂和水合物生长抑制剂。机

7、理：不是改变水合物的形成条件，而是延缓水合物的成核或生长。其中动力学抑制剂和阻聚剂是现在主要研究开发的抑制剂。二、水合物（1）动力学抑制剂（KI）研究现状1993年：Duncun等在首次在其专利中阐述了水合物动力学抑制剂－酪氨酸及其衍生物。后来Anselme等在专利中确认了一些聚合物对四氢呋喃水合物晶体在冰晶晶种上的生长速率的抑制作用，这些聚合物有现在常用的聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）及乙烯基吡咯烷酮（NVP）和其丁基衍生物。1994