新型天然气水合物抑制剂的开发与应用

概述了近几年来国外对新型天然气水合物抑制剂的开发动向,其中包括水合物动力学抑制剂和防聚剂的开发、现场试验和应用。     

一种巨大的潜在能源——天然气水合物

一种巨大的潜在能源──天然气水合物李强，孙乃有，王焕新在特定的温度和压力下，天然气与水结合可生成一种外观似冰的白色结晶固体——天然气水合物。虽然人们在很多年前对该水合物就有所觉察，但并未引起足够的重视。至本世纪７０年代初，随着石油天然气工业的进一步发...     

天然气水合物新型抑制剂及水合物应用技术研究进展

天然气水合物的生成具有双重性，一方面在天然气开采和集输过程中，水舍物的生成会造成集输管线和生产设备堵塞，不仅直接影响油气工业的正常生产还会带来严重的安全问题；另一方面，基于天然气水合物的各种应用技术又具有诱人的工业应用前景。简要综述了动力学抑制剂（KHI）和防聚剂（AA）两种低剂量水合物抑制剂（LDHI）以及水舍物在天然气储运和气体分离等方面应用技术的研究进展，着重介绍了动力学抑制剂（KHI）和防聚剂（AA）的抑制机理、研究和应用现状及现场使用经验。     

天然气水合物防聚剂研究进展

油气管线中，防止气体水合物阻塞的主要抑制剂有热力学抑制剂、动力学抑制剂和防聚剂。近年来，通过防聚剂将水合物分散到冷凝相这一方法部分取代了前两者。20世纪90年代后期，研究者开始使用表面活性剂作为防聚剂。进入21世纪后，防聚剂研究重点为减低生产成本、减弱环境危害。筒述了几大石油公司和研究所防聚剂研究情况，从防聚剂机理、化学结构、防聚效果等方面重点介绍了几种防聚剂。认为未来防聚剂的研究重点应放在防聚剂与热力学抑制剂的协同作用等方面。     

流动体系水合物生成及其流动特性试验研究

依托管道式水合物综合试验平台,以水和CO2为试验介质在6.5~8.5℃的条件下试验研究了CO2水合物生成特性及水合物浆液流动规律。试验初始压力为4.5 MPa,含气体积分数为31.16%。同时,利用压降分析法探究了CO2水合物浆液的流动特性,并归纳了CO2水合物浆液管道压降关联式。研究结果表明,水合物首先在管道内壁处生成,然后逐渐向管道中心生长,最终造成管道的堵塞。此外,水合物浆液管道压力分布存在突然降低的情况,而管道末端压力反而升高,这是因为管道末端有部分水合物发生分解。研究结果可为水合物的防治工作提供理论支持与技术储备。     

一种评价水合物抑制剂性能的新方法

水合物抑制剂的现行评价方法需要在低温、高压条件下进行,且要在体系内通入气体（如甲烷、乙烷、丙烷等）,需要大型的实验设备,实验时间较长。本文以相对分子质量相近的类烃液体（四氢呋喃）代替天然气,在其形成水合物的临界温度下进行实验,忽略压力对形成水合物的影响,根据水合物晶体析出时间的长短来考察水合物抑制剂抑制性的好坏。     

一种新型树脂防砂剂的研究

针对油田砂岩地层出砂问题，通过室内实验开发研制了一种新型树脂防砂剂并对其进行了定性评价和室内评价实验。结果表明，该防砂剂具有制备工艺简单，成本低，固结砂抗压强度高，对地层的渗透率影响小等特点。     

含防聚剂水合物浆液在循环管路中的性能

采用高压循环管路对含防聚剂的油-水-气体系形成的水合物浆液的稳定性进行了评价。实验结果表明,随循环时间的延长,含Zjj2防聚剂的水合物浆液的流量逐渐下降至趋于稳定,表观黏度不断增大至趋于基本不变,未出现堵塞管路的现象;生成的水合物以小颗粒形态均匀分散在乳液中,水合物浆液停工前、后的形貌相同,稳定性较好;油-水-气体系中水含量越高,含Zjj2防聚剂的水合物浆液的流量下降程度越显著,表观黏度越大;与分别含Span20和Zjj1防聚剂的水合物浆液相比,含Zjj2防聚剂的水合物浆液的表观黏度最低、流动性最好。     

温度和应变速率对水合物沉积物强度影响试验研究

在不同温度和应变速率条件下,对天然气水合物沉积物进行三轴压缩试验。试验结果表明:(1)温度越低,水合物沉积物破坏强度越大,在一定温度范围内可用线性表示。随着温度的进一步降低,破坏强度的增加趋势有所减小,最终趋于定值;(2)水合物沉积物试样的破坏强度随着应变速率的增大而增大。另外,应变速率可明显的改变材料的塑性性能。(3)割线模量E50随着温度的降低线性增加。     

高含硫化氢气井水合物的预测及防治

普光气田属于过成熟高含硫干气气藏.在高含硫化氮气井的生产过程中,极易形成天然气水合物,影响气井的正常生产,因此,如何科学有效地防治水合物的生成,成为高含硫气井的一项重要技术难题.该文通过室内实验和软件模拟的方法对水合物生成的条件进行了对比研究.通过水合物动力实验,分析研究了过冷度和抑制剂质量浓度对水合物生成行为的影响,...     

新型天然气水合物动力学抑制剂评价及应用

在天然气开采及储运过程中,天然气水合物会导致井筒堵塞、气井停产、管道停输等严重事故。为有效防止天然气水合物在设备和管道中生成,常需添加水合物抑制剂。通过筛选合成,研制了一种既经济又安全环保的新型动力学天然气水合物抑制剂。实验采用自制设备,探讨了系统压力、过冷度、抑制剂浓度、凝析油、甲醇等对水合物生成动力学的影响,以及不同浓度下新型抑制剂的抑制水合物生成效果。结果表明：新型抑制剂最佳抑制浓度为1.5%,在一定过冷度下,系统压力越高,抑制效果越差;一定压力下,过冷度越大,抑制效果越差;少量凝析油对抑制性能影响不大;甲醇使其过冷度大大提高;气体流动易使水合物的生成加快,降低了水合物生成过冷度。新型抑制剂在现场试验中,采用合理的加注工艺能有效控制水合物堵塞,为气井生产中防治水合物的产生提供了技术支持。     

准噶尔盆地气井天然气水合物生成实验研究与分析

针对准噶尔盆地气井高压易形成水合物冰堵的情况,应用实际矿场的气样进行水合物生成室内实验研究与分析。实验分析结果表明,气样中甲烷含量与氮气含量之和可作为判断天然气生成水合物难易程度的标准;气样中杂质对水合物生成有一定促进作用,实验搅拌速度越快水合物生成时间越短,反映到气井中则是杂质颗粒越多越容易生成水合物,气井产量越大且开关井频繁越容易生成水合物。研究结果可为指导气井水合物预测与预防提供依据。     

气井水合物防治技术研究与应用

针对气井因产生水合物关井给气井生产管理带来一定难度的问题,对气田水合物的生成机理及产生规律进行了研究：通过室内实验,研究了气井水化物生成的温度、压力界限和破坏水合物生成条件。设计了井下节流器,将地面气嘴移到井下产层上部油管内,通过井下油嘴节流、降温后的天然气仍可吸收地层温度,降低井筒内天然气压力,提高采出天然气的井口温度,破坏水合物的生成条件,达到防止水合物生成的目的。     

深水气井测试求产阶段管柱内天然气水合物防治方法

深水气井测试求产过程中,预防与控制天然气水合物(以下简称水合物)堵塞对于保障测试安全至关重要。为此,通过分析不同测试条件下的井筒温压场分布,应用水合物生成—沉积及分解计算方法,评价了不同测试制度下全测试过程中管柱内水合物的沉积与堵塞程度的变化;在此基础上,提出了基于水合物防治的深水气井测试求产方法。研究结果表明:(1)深水气井测试过程中井筒内常形成水合物堵塞风险最大的环雾状流型,测试过程中采取防止水合物堵塞措施比防止水合物生成更加合理;(2)常规四点测试方法要求设置流温较低的低产气量测点,但高压、低温的井筒环境容易导致水合物生成、沉积,测试持续时间过长会增加测试管柱的堵塞风险;(3)所提出的适合于深水气井测试的混序测试制度在不改变测试产气量与时长的前提下,通过调整测点顺序形成的井筒温度变化使水合物沉积层分解,降低了测试过程中测试管柱的最大堵塞程度;(4)对于无出砂、无应力敏感、无反凝析且不产水的深水气井推荐使用三点或二点测试法,相对于四点测试法,前者能有效降低测试管柱内的水合物沉积、堵塞风险,同时又能在保证产能方程准确性的前提下缩短测试时间、降低测试成本。结论认为,该研究成果可以为深水气井的现场测试施工提供帮助。     

川渝气田天然气水合物防治技术研究与应用进展

针对川渝气田冬季生产过程中的水合物堵塞问题,中国石油西南油气田公司在天然气水合物防治及管理技术方面开展了大量研究工作,取得了重要研究成果和较好的冰堵防治效果。结合近年来川渝地区含硫气田冬季生产水合物堵塞现状,分析总结了发生水合物堵塞的主要原因,介绍了川渝气田在天然气水合物形成预测、天然气水合物动力学抑制剂产品开发与现场应用、水合物堵塞防治措施、天然气水合物防治和管理技术方面的研究与应用进展,提出了发展方向。     

腰英台气田天然气水合物防治

松辽盆地南部长岭断陷腰英台深层构造腰深1井井筒及输气管线发生水合物堵塞现象,分析认为天然气水合物是导致堵塞的原因。天然气水合物是在一定温度和压力条件下由天然气中烃分子与游离水结合而形成。计算出腰深1井水合物添加甲醇的合理量,通过从油管和套管添加甲醇,使该井恢复了正常生产,日产气量(6~12)×104m3。防堵的关键是注入甲醇和连续平稳生产。     

A new empirical correlation for prediction of gas hydrate dissociation equilibrium

Abstract

To prevent the plug of hydrate it is important to study the relationship between temperature and pressure at which hydrate form and dissociate. An empirical correlation was developed to predict the equilibrium condition to form the gas hydrate with and without presence of inhibitors. Overall 600 data points of equilibrium, to form gas hydrate have used to obtain the empirical correlation. The overall average absolute deviations are found to have good agreement with the experimental data. The present study may be helpful for further understanding the correlation of gas hydrate formation equilibrium condition.     

天然气水合物抑制剂研究与应用进展

天然气开采及储运过程中,天然气水合物常常造成管道、阀门和设备等的堵塞,虽然防治天然气水合物的工业方法很多,但是最有效的方法还是添加化学抑制剂。为此,介绍了防治天然气水合物所采用的物理和化学等工业方法、天然气水合物抑制剂的最新研究现状、作用机理及应用范围,比较了几种天然气水合物抑制剂的优缺点,明确了天然气水合物抑制剂的选择原则：以技术和经济因素为基础,通过工业实践寻求一种抑制效果好、用量小、环境友好、操作简单、便于储存运输、成本低廉的天然气水合物抑制剂;列举了国内外工业现场试验的成功案例,指出了天然气水合物抑制剂的发展趋势是低剂量天然气水合物抑制剂和复合型天然气水合物抑制剂将逐渐替代热力学天然气水合物抑制剂,其中低剂量天然气水合物抑制剂需要不断改进自身的缺点才能更具有竞争力。     

含天然气水合物的海底多相管输及其堵塞风险管控

为了提升深水油气开发海底输送系统多相流动的安全运行水平、推进“天然气水合物（以下简称水合物）浆液输送技术”的工业化应用进程,基于所搭建的水合物流动保障实验平台,结合水合物动力学生成机理、多相流动规律和可靠性理论,开展了含水合物的海底多相管输及其堵塞风险理论与技术研究。研究结果表明：①水合物颗粒的存在,会减少分层流区域,增强段塞流动趋势,更易形成环状流和波浪流,基于小扰动法所建分层流判别准则,能合理划分实验流型数据;②考虑水合物颗粒间聚并剪切,结合有效介质理论,建立了水合物浆液的黏度、阻力计算方法,预测精度均在±20%以内;③提出了含水合物多相管输的临界悬浮流速概念,分别建立了低于该流速的气浆、高于该流速的固液多相流动机理模型,能更加合理地描述水合物颗粒与多相流动耦合影响规律; ④观察到水合物壁面沉积4阶段历程,通过不同实验条件下水合物沉积率的定量表征分析,揭示了各因素对水合物壁面沉积的作用机理;⑤定量分析了不同流型下水合物颗粒的聚并沉积状态,定性分析了各流型中水合物的堵塞机理及风险;⑥引入可靠性理论,建立了以水合物体积分数为判定条件的极限状态方程,耦合抽样及快速求解理论,实现了含水合物多相输送管道堵塞概率表征,并给出了水合物浆液管道稳定运行的安全评价等级划分原则。结论认为,该研究成果能从定性和定量两个方面有效预测多相混输管道中水合物的生成及堵塞风险,有助于保障海底输送系统多相流动的安全运行。