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1、天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止Formation and prevention of NG hydrates2天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止 1.11.1概述概述 天然气水合物是轻的碳水化合物和水形成的疏松结天然气水合物是轻的碳水化合物和水形成的疏松结天然气水合物是轻的碳水化合物和水形成的疏松结天然气水合物是轻的碳水化合物和水形成的疏松结晶化合物，是一种天然气中的小分子和水分子形成的类晶化合物，是一种天然气中的小分子和水分子形成的类晶化合物，是一种天然气中的小分子和水分子形成的类晶化合物，是一种天然气中的小分子和水分子形成的类冰状固态化合物。水合物通常是当气
2、流温度低于水合物冰状固态化合物。水合物通常是当气流温度低于水合物冰状固态化合物。水合物通常是当气流温度低于水合物冰状固态化合物。水合物通常是当气流温度低于水合物形成的温度而生成。在高压下，这些固体可以在高于形成的温度而生成。在高压下，这些固体可以在高于形成的温度而生成。在高压下，这些固体可以在高于形成的温度而生成。在高压下，这些固体可以在高于0 0而形成。它是非化学计量型笼形晶体化合物。而形成。它是非化学计量型笼形晶体化合物。而形成。它是非化学计量型笼形晶体化合物。而形成。它是非化学计量型笼形晶体化合物。3天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止形成机理形成机理4天然气水合物的形成及防
3、止天然气水合物的形成及防止1.21.2水合物的危害水合物的危害 1.1.水合物在管道中形成，会造成堵塞管道、减少天水合物在管道中形成，会造成堵塞管道、减少天水合物在管道中形成，会造成堵塞管道、减少天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、损坏管件等危险，导然气的输量、增大管线的压差、损坏管件等危险，导然气的输量、增大管线的压差、损坏管件等危险，导然气的输量、增大管线的压差、损坏管件等危险，导致严重管道事故；致严重管道事故；致严重管道事故；致严重管道事故；2.2.水合物是在井筒中形成，可能造成堵塞井筒、减水合物是在井筒中形成，可能造成堵塞井筒、减水合物是在井筒中形成
4、，可能造成堵塞井筒、减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，甚至造成油气井少油气产量、损坏井筒内部的部件，甚至造成油气井少油气产量、损坏井筒内部的部件，甚至造成油气井少油气产量、损坏井筒内部的部件，甚至造成油气井停产；停产；停产；停产；3.3.水合物是在地层多孔介质中形成，会造成堵塞油水合物是在地层多孔介质中形成，会造成堵塞油水合物是在地层多孔介质中形成，会造成堵塞油水合物是在地层多孔介质中形成，会造成堵塞油气井。降低油气藏的孔隙度和相对渗透率、改变油气气井。降低油气藏的孔隙度和相对渗透率、改变油气气井。降低油气藏的孔隙度和相对渗透率、改变油气气井。降低油气
5、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，这藏的油气分布，改变地层流体流向井筒渗流规律，这藏的油气分布，改变地层流体流向井筒渗流规律，这藏的油气分布，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。些危害使油气井的产量降低。些危害使油气井的产量降低。些危害使油气井的产量降低。5天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止 1.31.3形成条件形成条件 天然气的含水量处于饱和状态（有液态水的存天然气的含水量处于饱和状态（有液态水的存天然气的含水量处于饱和状态（有液态水的存天然气的含水量处于饱和状态（有液态水的存在）在）在）在）足够高的压力和足够低的
6、温度足够高的压力和足够低的温度足够高的压力和足够低的温度足够高的压力和足够低的温度 流动条件的突变（天然气压力的波动，气体因流动条件的突变（天然气压力的波动，气体因流动条件的突变（天然气压力的波动，气体因流动条件的突变（天然气压力的波动，气体因流向的突变而产生的搅动）流向的突变而产生的搅动）流向的突变而产生的搅动）流向的突变而产生的搅动）6天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止 天然气水合物形成有一个最高温度，即临界天然气水合物形成有一个最高温度，即临界天然气水合物形成有一个最高温度，即临界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温度，若超过这个
7、温度，再高的压力也不会形温度，若超过这个温度，再高的压力也不会形温度，若超过这个温度，再高的压力也不会形成水合物。成水合物。成水合物。成水合物。7天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止1.4 1.4 防治方法防治方法 向气流中加入抑制剂（降低天然气的露向气流中加入抑制剂（降低天然气的露向气流中加入抑制剂（降低天然气的露向气流中加入抑制剂（降低天然气的露点）点）点）点）提高天然气的流动温度（蒸汽加热，水提高天然气的流动温度（蒸汽加热，水提高天然气的流动温度（蒸汽加热，水提高天然气的流动温度（蒸汽加热，水套炉加热）套炉加热）套炉加热）套炉加热）降低压力到水合物生成压力以下（气井降低压力到
8、水合物生成压力以下（气井降低压力到水合物生成压力以下（气井降低压力到水合物生成压力以下（气井井下温度一般远远高于水合物的形成温井下温度一般远远高于水合物的形成温井下温度一般远远高于水合物的形成温井下温度一般远远高于水合物的形成温度，可安装井下气嘴，）度，可安装井下气嘴，）度，可安装井下气嘴，）度，可安装井下气嘴，）脱出天然气中的水分（最根本的方法，脱出天然气中的水分（最根本的方法，脱出天然气中的水分（最根本的方法，脱出天然气中的水分（最根本的方法，特别是深冷分离）特别是深冷分离）特别是深冷分离）特别是深冷分离）8天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止 1.4.1 抑制剂分类抑制剂分类
9、 有机抑制剂有甲醇和甘醇类化合物有机抑制剂有甲醇和甘醇类化合物（乙二醇，二甘醇）（乙二醇，二甘醇）无机抑制剂有氯化钠，氯化钙及氯化无机抑制剂有氯化钠，氯化钙及氯化镁等镁等9 甲醇水溶性好,粘度低,作用迅速,容易回收(挥发进入气相的不再回收，进入液相的部分可蒸馏后回收);缺点是,挥发性强,压力较低时75%进入气相而不起作用。不过,由于水合物生成温度随压力的降低而升高,所以压力降低时甲醇进入气相并无大碍。甲醇水溶液的冰点低，在较低温度时不容易冻结，适用于低温场合，防冻效果好，价格便宜。天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止10天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止 乙二醇挥发性
10、低,蒸发损失小,无毒,但降低天然气水合物生成温度效果偏低。适合于处理量比较大的站场。乙二醇易与所吸收的水分离，易回收。11天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止12天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止1.4.2提高天然气流动温度，防止水合物的生提高天然气流动温度，防止水合物的生成成 提高节流阀前天然气的温度，或者敷设平行于提高节流阀前天然气的温度，或者敷设平行于提高节流阀前天然气的温度，或者敷设平行于提高节流阀前天然气的温度，或者敷设平行于集气管线的热水伴随管线，使气体流动温度保持集气管线的热水伴随管线，使气体流动温度保持集气管线的热水伴随管线，使气体流动温度保持集气管线
11、的热水伴随管线，使气体流动温度保持在水合物的生产温度以上也可以防止天然气水合在水合物的生产温度以上也可以防止天然气水合在水合物的生产温度以上也可以防止天然气水合在水合物的生产温度以上也可以防止天然气水合物的生产。矿场加热天然气常用的设备有饱和蒸物的生产。矿场加热天然气常用的设备有饱和蒸物的生产。矿场加热天然气常用的设备有饱和蒸物的生产。矿场加热天然气常用的设备有饱和蒸汽逆流式套管换热器和水套加热炉。汽逆流式套管换热器和水套加热炉。汽逆流式套管换热器和水套加热炉。汽逆流式套管换热器和水套加热炉。13天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止14天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防
12、止 1.5防冻剂的注入方式 防冻剂可采用自流或泵送这两种方式。自流方式设备比较简单，但不能使防冻剂连续注入，且难于控制和调节注入量。采用计量泵泵送，克服以上缺点，而且防冻剂通过喷嘴喷入、增大了接触面积，可获得更好的效果。15天然气水合物的形成及防止天然气水合物的形成及防止1.6天然气水合物形成的可能性天然气水合物形成的可能性 1.1.1.1.单井产量小，井口气流温度低，井筒容易形成水合单井产量小，井口气流温度低，井筒容易形成水合单井产量小，井口气流温度低，井筒容易形成水合单井产量小，井口气流温度低，井筒容易形成水合物物物物 2.2.2.2.地面环境温度低，冬季环境温度最低达地面环境温度低，冬季
13、环境温度最低达地面环境温度低，冬季环境温度最低达地面环境温度低，冬季环境温度最低达-30-30-30-30 3.3.3.3.集气管线埋深不一，最大冻土深度集气管线埋深不一，最大冻土深度集气管线埋深不一，最大冻土深度集气管线埋深不一，最大冻土深度1.5m1.5m1.5m1.5m，湿气输送，湿气输送，湿气输送，湿气输送到集气站，易形成水合物。到集气站，易形成水合物。到集气站，易形成水合物。到集气站，易形成水合物。4.4.4.4.根据天然气组分计算及生产表明，开井初期大多数根据天然气组分计算及生产表明，开井初期大多数根据天然气组分计算及生产表明，开井初期大多数根据天然气组分计算及生产表明，开井初期大多数气井井筒气井井筒气井井筒气井井筒300m300m300m300m以上已满足天然气水合物形成温度条件以上已满足天然气水合物形成温度条件以上已满足天然气水合物形成温度条件以上已满足天然气水合物形成温度条件16