雅克拉采气厂气井天然气水合物冻堵防治措施研究

雅克拉采气厂结合生产实际,针对气井生产中发生的天然气水合物冻堵现象,通过科学分析气井冻堵的规律和机理,开展了有针对性的气井天然气水合物冻堵防治措施研究,如优选工作制度、水套炉加热、井下节流、电伴热、回油伴热、中频感应伴热、盐水加注等,这些措施的实施有效解决了气井天然气水合物冻堵问题,大大提高了气井生产时效,取得了良好的经济效益。     

LNG工厂天然气水合物防治与处理

在LNG(液化天然气)工艺生产过程是利用低温冷冻技术将常压下气态的天然气冷却至-162℃,使之凝结成液体。低温下形成的天然气水合物在管道中发生低温冻堵现象,影响装置生产。文中分析了水合物的生成原因,并实施了有效的处理方法,解决了管道中低温冻堵现象。     

逆流型涡流管流动与传热特性模拟研究

涡流管能量分离机理较复杂,采用计算流体力学(CFD)模拟分析可实现较直观的流场与能量跟踪,为此应用Realizable k-ε模型对四流道涡流管进行天然气节流三维数值模拟。结果表明:涡流管中心为内旋流,从热端流向冷端出口,轴向速度为正值;靠近管壁为外旋流,从入口流向热端管出口,轴向速度为负值,内外旋流之间为轴向零速度面。在二次流作用下,涡流管内出现显著的能量分离。由于存在制热效应,与节流阀相比,相同压降下涡流管温降幅度更小,在天然气集输站场上有望采用涡流管代替节流阀,以简化工艺流程。     

燃气管道冻堵的处理方法研究

管线冻堵多发生在小区单元引入管、调压箱和计量箱的引入管处,因为引入管部分处于地上,部分处于地下.解决冻堵有两个途径,一是在形成冻堵之前进行预防;二是在冻堵形成后采用物理和化学的手段解决.采取的措施包括增设排水器、加强设备的管理和应用涡流无损伤解冻技术等.     

海底输气管道水合物冻堵的处置与防控

在输气管道内天然气和水接触可形成天然气水合物,从而导致管道冻堵,影响海上天然气管道输送安全。结合渤海某海底输气管道发生水合物冻堵事件,首先简要介绍了天然气水合物形成的主要影响因素,而后介绍了该海底天然气管道的运行参数、管道中天然气水合物形成条件和原因、管道冻堵情况及解堵过程,最后分析总结了管道在发生水合物堵塞后,初期压差升高阶段和完全冻堵阶段的解堵处置方法,并提出预防海底输气管道发生水合物冻堵的若干措施或建议。     

天然气超音速旋流脱水装置设计及凝结特性分析

天然气中含有的水蒸气往往会导致单位体积气体发热量降低,减少输送管道的流通面积,其中的CO_2和H_2S溶于液态水后还会腐蚀管路。针对实际开采过程中的高压天然气含水问题,结合流体力学和工程热力学原理,设计了1套前置式超音速天然气旋流脱水装置。基于国内外研究现状,建立了超音速旋流天然气凝结流动的数值模型,包括多组分两相膨胀流动模型和水蒸气凝结模型。对超音速旋流天然气脱水装置各个工作段的流动特性进行了数值研究,得出装置内部压力、温度、马赫数、水蒸气内部成核率、湿度的分布规律,并根据数值模拟结果对超音速旋流天然气脱水装置进行了优化设计。     

涡流温度分离技术在天然气行业的应用

涡流管又叫朗格-希尔茨效应管,是一种结构简单而且能将压缩气体分为冷热两股温度不同气体的能量分离机械装置,具有结构简单、温度变化范围大、无运动部件、免维护、使用寿命长、适应环境能力强、稳定可靠、节能、安全、环保等优点。着重研究涡流效应在天然气输配行业的加热效果及推广应用价值,通过对涡流特性分析,涡流温度分离结构的改进,天然气输配系统运行特征分析,得出涡流加热的优越性。虽然涡流技术已在很多工业领域得到广泛的应用,但目前为止,天然气领域的涡流技术应用依然处于起步阶段,由于其独特的优势,决定了涡流技术将在天然气行业有广泛的应用前景。     

影响克拉美丽气田天然气水合物生成因素分析

现克拉美丽气田的主要单井集输工艺为"井口注醇初级节流+集气站集中加热节流"和"井口加热节流+集气站集中加热节流"两种,在开采、集输过程中常因天然气水合物冻堵而影响气井正常生产。针对天然气组成、凝析油含量、电解质浓度、抑制剂浓度等影响天然气水合物生成的影响因素进行分析,探讨各因素在克拉美丽气田天然气水合物形成中的作用。同时,根据克拉美丽气田实际情况提出了防止天然气水合物生成的预防措施,有效地改善天然气水合物冻堵问题。     

利用分压法测输气管线冻堵位置

苏里格气田冬季气温低,最低气温-30℃。受冬季低温气候影响,气田地面管线冻堵严重,给生产管理带来了很多困难。目前管线冰堵后通常采用放空或注醇方法解堵,这些方法在冻堵程度轻微时比较有效,冻堵严重时则需要明确管线具体冻堵位置,采取直接加热手段才能彻底解堵。如何找出管线冻堵位置,目前尚没有有效的办法。针对这种情况,本文首次提出了一种应用分压原理方法来测定天然气管线冰堵位置的新方法,并开展了现场试验。试验效果表明这种方法简单、快捷、精度高,为检测管线冻堵位置提供了一种可靠途径。     

预测轻烃分离装置中CO_2结冰温度的高精度相平衡模型

在轻烃深冷分离工艺中,CO_2易从气液相中析出并结冰,从而发生CO_2冻堵,影响生产装置的正常运行,因此预测天然气系统中CO_2结冰温度具有重要的意义。目前,计算CO_2气液相结冰温度的主流方法为状态方程法,但其对CO_2液相结冰温度计算精度欠佳。为此,从热力学方法出发,采用新颖的GERG-2008状态方程计算CO_2结冰温度,建立了虚拟流体参考态求解固态逸度的方法,改进了传统的CO_2液固相平衡模型,并将其从简单的CH_4—CO_2二元体系拓展应用于真实的多组分天然气复杂体系研究。通过大量模拟计算并与实测数据对比,结果表明:采用改进了的相平衡模型,即气固和液固相平衡中分别运用Antoine方程和虚拟流体参考态法计算CO_2固态逸度系数,求出的CO_2气液相结冰温度比传统相平衡模型计算结果有更高的精度,可为天然气轻烃回收装置防止CO_2结冰工艺条件的设计提供参考。     

气井针阀电加热解堵工艺参数计算与试验研究

针对冬季气井的电动针阀易发生冻堵的问题,对比几种常用解堵方式,提出了电加热解堵方案。通过理论计算和现场试验,研究电加热解堵过程中的影响因素、传热模型,优化了电加热解堵方案。依据冻堵成因和电动针阀结构分析,确定冻堵位置和加热位置。理论分析与现场试验的结果表明,电加热过程中热量能够有效传递; 为了提高解堵效率,需要解决电动针阀管线上的传热问题,以保证冻堵位置热量持续供给。电加热解堵方案能够低成本、高效率解决电动针阀冬季冻堵的问题。     

电磁加热技术井口解冻现场试验

针对大庆外围厂应用的无伴热井口环状流程冬季临关井井口冻堵问题,目前常规解冻方式为锅炉车刺洗或明火加热,解冻会造成井口结冰、密封破坏等安全环保隐患。为探索高效、环保的安全解冻方法,试验了电磁加热井口解冻装置,为冬季临关油水井开井生产提供了新的思路。     

二氧化碳水合物形成室内模拟实验研究

随着注二氧化碳驱油开发方式的深入研究与试验,在油田开采过程中间歇性出现了大量二氧化碳上返,采出流体气液比达到几千甚至上万,气相中二氧化碳浓度达到99%(体积分数)以上等问题,在集油管线中出现掺水结冰、管线冻堵,影响试验与生产进程。针对油井采出流体组成情况和生产参数,在实验室开展了二氧化碳水合物生成特性模拟实验,结果表明:集油管线冻堵的主要原因是井筒中形成的水合物经井口节流发生相变汽化吸收了大量的热量,造成掺水结冰、管线冻堵;气相中二氧化碳含量高是水合物生成的主要影响因素。     

三组分混合物超音速凝结机理

为了解天然气混合物中水蒸气、重烃在喷管内的凝结机理,明确其液滴成核与液滴生长的基本规律,研究了甲烷 水蒸气 壬烷三组分混合物在喷管内的超音速凝结过程。首先在已有双组分混合物超音速凝结数学模型的基础上,结合国外最新研究成果,建立了三组分混合物在喷管内的超音速凝结过程物理模型;然后根据双组分混合物的超音速凝结模拟结果,建立了三组分混合物在喷管内的超音速凝结过程数学模型并进行了模拟计算。结果表明,在甲烷-水蒸气-壬烷混合物中,水蒸气较早出现自发凝结现象（x = 4.0 mm）,并且形成的水滴充当了壬烷蒸气发生凝结的外界核心,降低了壬烷蒸气发生凝结的自由能障,促使壬烷蒸气在过冷度38.3K和过饱和度37.4下就发生凝结现象,即水蒸气的存在在一定意义上促进了壬烷蒸气的凝结。     

超音速分离技术及在气田地面工程中的应用

与传统的低温分离技术相比,超音速涡流管分离技术是近年来在全球范围受到普遍关注的具有重要技术变革意义和节能环保意义的天然气处理工艺技术。本文在介绍超音速涡流管分离技术的发展现状和工作原理的基础上,对当前取得良好运用效果的两种超音速涡流管（3S管和Twister管）进行了评述,着重分析了第1代、第2代Twister超音速涡流管的各自特点及应用情况．简要介绍了超音速涡流管分离技术在脱水系统中的工作情况。对该技术在天然气开发领域的运用进行分析的基础上,总结了超音速涡流管技术运用于气田脱水所带来的优点,展望了超音速涡流管技术在天然气分离中的应用前景,对该技术在国内气田实际应用中的局限性及未来的研究方向提出了一些看法和建议。     

电热解堵技术在苏里格气田的应用

苏里格气田因冬季气温低,冻土层较厚,采出井口的天然气在管输过程中沿程温降较快,管线内极易形成天然气水合物堵塞管线。为防止天然气集输过程中水合物堵塞管线,冬季常用的解堵方式主要有加注化学抑制剂溶解解堵、物理放空引导解堵、电伴热加热解堵等,但往往效果不是很理想。为此,第三采气厂2010年引进了一种新的管线解堵技术-电热解堵,目前该技术已在苏里格气田桃7区块试验解堵2条管线,均到达了解堵的目的。与传统的解堵方式相比电热解堵成功率较高,但仍存在一定的技术问题,需进一步研究解决。     

超音频电磁管道加热解堵装置在苏里格气田的应用

苏里格气田因冬季气温低,冻土层较厚,采出井口的天然气在管输过程中沿程温降较快,管线内极易形成天然气水合物从而堵塞管线。对此一般采用加注化学剂、物理放空、电伴热解堵等传统方法。本文主要介绍了气田在冬季运行解堵中引进的一种全新的解堵方式—超音频电磁管道加热解堵法,与传统解堵方式相比电磁加热解堵具有高效、便捷、环保、安全的特点,但仍存在一定的技术问题,需进一步研究解决。     

高酸性气体二氧化碳对天然气处理装置的影响

中原油田由于原料气中CO2含量呈现越来越高的趋势,天然气处理装置中脱甲烷塔、节流阀等设备在运行中经常出现冻堵,装置难以安全平稳运行。分析中原油田伴生气中CO2含量≤3%对天然气处理深冷装置的影响,采用重烃的工艺技术,有效减少了CO2冻堵问题。经核算可知,脱甲烷塔顶冻堵温度平均降低1～2℃,乙烷产量平均每天增产4 t。项目投运后,在解决冻堵问题的同时增加了乙烷收率,年增加销售收入584万元。     

高压气井井下节流工艺

针对塔河油田高压气井生产过程中井口天然气水合物冻堵现象,考虑天然气水合物生成因素和井下节流工艺特点,研制了坐放式井下气嘴。简要介绍了这种井下气嘴的结构组成和技术参数,举例说明了其现场应用情况,指出使用这种气嘴可控制高压气井产量、井口压力和井口温度,有效预防天然气水合物生成,有效防止井口冻堵。     

超音速喷嘴涡流管气体分离性能的数值模拟与实验

 建立了超音速喷嘴涡流管的简化几何模型,利用描述两相双组分超音速冷凝流动的 Eulerian 双流体三维湍流模型,以含湿空气为介质对装置内部的自发凝结过程进行数值模拟。设计制造相应的装置,建立实验平台,对装置的含湿气体分离性能进行实验研究。通过模拟和实验2种手段研究了影响超音速喷嘴涡流管气体分离性能的参数及其影响规律。结果表明,气流在喷嘴内部达到超音速流动,使得水蒸气自发凝结成液滴,为混合气体分离提供了先决条件;热端管内气体自旋产生的离心加速度可以达到重力加速度的6×10⁵倍,为气、液分离提供了必要条件;降低进出口压力之比和冷流率,增大入口相对湿度和长径比可以提高装置的气体分离性能,安装阻涡器对性能有不利影响。因此,采用超音速喷嘴涡流管实现混合气体中重组分的脱除是可行的。