天然气水合物在天然气输送中的应用研究

专题论述科技信息天惠气水合在天惠气输医中的应用研咒陕西省天然气股份有限公司田光焦金改牛生辉[擴要]在输送未经分离的夭然气的过程中,由于压力和温度等外界环境因素的改变,常常生成大量的水合物,造成管线冻堵,严重影响天然气的正常輸送储存。本文介绍了输气管道中形成水合物的必备条件。为了避免水合物堵塞,需要知道水合物压力及温度条件,本文简述了波诺马列夫经验公式法和相平衡计算法以及防治水合物常用的四种方法[关键词]天然气水合物天然气管输堵塞预测防治方法1、前言3、天然气水合物的防治方法陕西省境内的长输天然气管线已建成靖边至西安一线和二线咸在管线中天然气水合物形成后,要保证管线内的畅通就要想办法至宝鸡、西安至渭南、宝鸡至汉中、咸阳至宝鸡复线西安至商洛汉分解管线内的天然气水合物。通常存在以下情况:当气体的组分和温中至安康8条天然气长输管线,总里程达1899公里,年输气能力40亿度一定时,可以通过降压的方式;在压力和组分一定时,可以通过增加立方米。在输送天然气的过程中,由于压力和温度等外界环境因素的温度的方法;在温度、压力一定时,可以通过添加电解质或醇类物质改改变,主要是在冬季管线中常常生成大量的水合物造成管线冻堵严变天然气水合物的平衡存在条件,从而使气体从水合物中解析出来。重影响天然气的正常输送储存。根据以上指导原则,管线中天然气水合物形成的防治方法主要有以下天然气水合物是种白色结晶固体外观似冰密度约088-0.90g/m。几种:其中可生成气体水合物的典型物质包括:CH4、CH、CH4、CO2和HS等(1)天然气的深度脱水等。水合物的生成一般需要具备三个条件:(1)气体中有液态水存在或通过对天然气脱水防治天然气水合物的形成。因为天然气水合物含有过饱和状态的水汽。(2)有足够高的压力和足够低的温度(3)在上.的形成一定要有游离水的存在所以在天然气工业生产过程中通过添述条件下,气体压力波动或流向突变产生搅动或有晶体存在都能够促加气体干燥剂降低天然气的含水量来达到抑制天然气水合物的形成。进水合物的形成。值得注意的是:当高于水合物的临界温度时,不论压陕西省的用气主要由长庆油田净化一厂和净化三厂输送,天然气的深力多大,也不会生成气体水合物。度脱水由长庆一净和三净完成,我公司的输气场站都配置有分离器用如何预防和消除管道中的天然气水合物已引起了广大技术人员来进行再次脱水除尘。的重视,从而成为天然气传输中急需解决的关键技术问题。(2)提高天然气流动温度2、天然气水合物生成条件预测方法由于在一定组分下,天然气水合物形成于低温高压状态下,所以可天然气水合物是在一定的温度压力条件下生成的如能预测生成以通过加热的措施抑制天然气水合物的形成。这就是在维持原来的压水合物的温度和压力便可提前做出措施防止其生成。以下介绍两种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。但这预测方法,以用来指导实际生产,提前做出预防措施,保证天然气安全种方法不适用于天然气长输管道因为消耗能量大,而且由于冷却气体平稳输送。是增加输气管道流量的一个有效方法,故它不适于压缩机站数较多的21波诺马列夫经验公式法长输气管道波诺马列夫对大量实验数据进行整理,得出不同密度的天然气水加热方法通常在输气站采用因为那里经常需要较大幅度的降低合物生成条件方程,适用范围为天然气的相对密度从056到1.00。天然气的压力,由于节流效应会使温度降得很低,从而使节流阀、孔板当T>273.IK时等处发生冻结。在冬季我公司部分输气场站在调压、计量和节流系gP=-1.0055+0.0541(B+T-273.1)(1)统上安装电伴热装置,有效地杜绝了冻堵现象的发生。当T>273.K时lgP=-1.0055+0017l(B1+T-273.1)(2)式中:P一压力,kPa;T一水合物平衡温度BB—与天然气有关的系数,其值与天然气的相对密度y的相对关系见表1。表1B和B1系数表as0606406|07|ao8o509109s02425176754714.3414033212.7412.18Il.16llI710.77图1计量装置的电伴热图2节流装置的电伴热(3)降压77464248645644442039937.9362034533.1降低压力防止生成水合物的方法就是在维持原来的温度状态下,22相平衡计算法使输气管道中的天然气压力降低从而使生成的水合物温度曲线下降1940年Ka根据气一固平衡常数,提出了一种估算天然气水合物这一方法也可用来排除在输气管道中已形成的水合物,其途径就生成条件的方法,相平衡法适用范围广,可用于计算含有典型烷烃组是通过放空管放空。降压后必须经过一段时间从几秒钟到几个小时)成的无硫天然气,而对非烃含量多的气体及压力高于69MPa时误差较以分解水合物。要注意的是,当用放空降压来分解输气管道中形成的大,因此相平衡计算法适合于城市管输的天然气。水合物时,必须在环境温度高于0℃以上的条件下进行。否则,水合物相平衡法采用的模型是露点模型,当油气烃类体系相态发生变化分解了但又立即转化为冰塞。处于露点时,其相平衡的物质量平衡表现为平衡气相的摩尔分数趋(4)减压管路系统加热近于1,平衡液相的摩尔分数L趋近于0,根据下式。对于民用压缩天然气减压过程采用吸收一吸附脱水工艺成本高不经济,可以通过设计合理的减压机制和外部加热的方法来解决。可y1+(K1-1)V采用多级降压措施根据现场情况确定最合理的降压级数和每级的降(3)压比。考虑实际工程造价与可行性,一般采用3级减压流程各级为等1+(K-1)V降压比减压最好,这样增加了气体吸收外界热量的能力实际温度降减对有n种组分天然气根据气一固平衡应满足少。对各级调压阀及其后部分管路增设加热装置,也可有效防止冷凝K=Y/2液的产生式中护压力kPa4、总结T温度,K;在天然气生产和输送过程中,尤其在输气设备和管线中,形成的天Y一组分i在气相中的摩尔分数;气水合物会堵塞生产设备和管线,影响生产的正常运行。本文总结X一组分i在固相中的摩尔分数;分析天然气水合物生成条件及预测方法,对油气田实际生产中的防治方法也作了初步的计但气种古法右甘不测及防治天然气水合对不同的气体,卡兹等人用实验测出了不同温度和压力下的平衡物的方法还需往中国煤化工常数K值,并绘制了相应的曲线同时也可应用相应的状态方程进行计CNMHG算。对天然气混合物,生成的水合物应满足下式吗参考文献[1]李士伦天然气工程[M].北京石油工业出版社,2006300-308=>X[2]何更生油层物理[M]北京石油工业出版社,200487-90