天然氣水合物預測綜合模型及其應用

【摘要】： 在天然氣開采及儲運過程中，水合物會導致閥門堵塞、氣井停產(chǎn)、管道停輸?shù)葒乐厥鹿?。為了有效地防止天然氣水合物在設(shè)備和管道中生成，本文建立了水合物預測綜合模型。此模型考慮了天然氣管流及氣嘴節(jié)流的壓力和溫度等水合物生成的環(huán)境因素、抑制劑及其濃度對水合物生成條件的影響，為防止天然氣水合物形成的工藝設(shè)計提供了可靠的技術(shù)依據(jù)。 基于能量守恒原理和范德華混合規(guī)則，導出了天然氣節(jié)流溫降機理模型，該模型采用Peng-Robinson方程描述天然氣節(jié)流的相平衡過程。應用Brown焓熵圖版數(shù)據(jù)對所建立的節(jié)流溫降機理模型驗證表明，在較寬的應用范圍內(nèi)，機理模型的預測與查焓熵圖值十分吻合。 應用杜亞和、郭天明所建立的天然氣水合物生成條件預測模型及其改進的PR狀態(tài)方程，考慮了醇類抑制劑加入對體系相平衡的影響，推導了水活度系數(shù)的計算方程，使其適用于含醇類抑制劑體系水合物生成條件的預測。綜合左有祥、郭天民提出的新水合物熱力學模型及左有祥等改進的PT狀態(tài)方程，對含電解質(zhì)體系的水合物生成條件進行了預測。天然氣水合物預測綜合模型具有適用范圍廣、實用方便等優(yōu)點。 應用Visual Basic語言自行研制了天然氣管流和嘴流的壓力、溫度計算及天然氣水合物生成條件預測的程序，為防止天然氣水合物生成提供了工藝技術(shù)設(shè)計手段。并針對加熱、降壓、脫水、注抑制劑等防止水合物形成的措施，重點進行了天然氣最大容許含水量及抑制劑加入量的計算。 本文根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，按上述模型，應用自行編制的計算程序，計算了井口至水套爐間天然氣的壓力、溫度及天然氣的最大容許含水量，對天然氣水合物的生成條件進行了預測，分析了影響水合物生成條件的因素，如天然氣相對密度及丙烷含量等，并對加入熱力學抑制劑進行了詳細計算與分析。 【關(guān)鍵詞】：水合物 預測 節(jié)流溫降 壓力 溫度 抑制劑
【學位授予單位】：西南石油學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2003
【分類號】：TE319
【目錄】：

• 中文摘要2-3
• 英文摘要3-5
• 目錄5-7
• 1 引言7-10
• 1.1 研究的目的與意義7
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展概況7-8
• 1.3 本文的主要工作8-10
• 2 天然氣管流和嘴流壓力溫度預測10-22
• 2.1 天然氣管流壓力溫度預測10-14
• 2.2 天然氣嘴流壓力溫度計算14-22
• 3 天然氣水合物生成條件及機理研究22-27
• 3.1 天然氣水合物22-24
• 3.2 天然氣水合物的形成條件24-25
• 3.3 天然氣水合物的形成機制25-27
• 4 天然氣水合物生成條件預測模型27-36
• 4.1 統(tǒng)計熱力學基礎(chǔ)27-29
• 4.2 水合物生成條件預測數(shù)學模型29-33
• 4.3 新水合物熱力學模型33-36
• 5 含抑制劑體系的天然氣水合物生成條件預測模型36-51
• 5.1 活度系數(shù)計算36-40
• 5.2 改進的PR狀態(tài)方程40-43
• 5.3 改進的Patel-Teja狀態(tài)方程43-45
• 5.4 含抑制劑體系的天然氣水合物生成條件預測模型45-46
• 5.5 模型求解及程序說明46-51
• 6 天然氣水合物的防止措施51-65
• 6.1 天然氣水合物的防止方法51-54
• 6.2 天然氣最大容許水含量計算54-56
• 6.3 水套爐加熱供熱量及保溫管線計算56-59
• 6.4 熱力學抑制劑加入量計算59-65
• 7 實例計算分析65-75
• 7.1 模型驗證65-66
• 7.2 實例計算分析66-75
• 8 結(jié)論與建議75-77
• 致謝77-78
• 主要參考文獻78-79

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