多相流管输体系中水合物沉积机理研究进展

国内外对多相流管输体系中水合物沉积的研究虽然很多,但水合物沉积机理仍有待进一步研究。本文根据水合物沉积实验开展条件的不同,将多相流管输体系分为气体主导体系、油基体系、部分分散体系、水主导体系,总结了各体系的水合物沉积的主要机理,并提出了未来的发展方向。管输体系中水合物沉积机理包括水润湿沉积表面、水合物颗粒聚并、水合物的管壁膜生长、水合物颗粒的管壁粘附和水合物的颗粒着床沉积等。大多数学者认为：水合物的管壁膜生长是气体主导体系水合物沉积的主要机理;油基体系水合物沉积的主要机理是水合物颗粒的着床沉积;而部分分散体系和水主导体系的水合物沉积机理尚无统一定论,需进一步研究。多相流管输体系中水合物沉积研究未来的发展方向如下。①搭建全透明的流动环路,观测水合物在管路内实际的形成过程及沉积过程,对水合物沉积机理进行深入研究。②量化研究油水分层、油包水(或水包油)乳状液、自由水层对水合物沉积、堵塞的影响。③对于气体主导体系,除环状流和分层流外,有必要对段塞流、气泡流等其他常见的流型下沉积机理进行研究,重点在于开发一个综合模型来描述水合物沉积过程。④对于水主导体系,水合物形成过程出现的油水破乳的具体机理应是未来水合物沉积过程进行定量研究的方向。⑤国内外对垂直管、弯管及管阀件处水合物沉积堵塞理论研究较少,未来应着重这方面。     

油气管道水合物生成堵塞机理综述

水合物的生成模型分为热力学和动力学模型,根据管输体系的不同,液相体系和气相体系水合物的形成可分别划为四个阶段。水合物堵塞机理目前比较认可的是聚并机理和管壁沉积理论。以目前研究最为成熟的油基体系水合物生成堵塞为例,介绍堵塞机理并就当前研究现状提出几点展望。     

油气管道水合物堵塞机理研究进展

根据堵塞实验开展的条件不同,将油气管输体系分为油基体系、水基体系、气主导体系和部分分散体系。分析表明,管道水合物堵塞机理较多,具体包括水合物的聚集和沉积、水合物大量聚集阻塞管道流通截面及油水相分离等。指出对环状流液滴分布、油水分散状态、乳状液稳定性及未乳化自由水层等的量化研究则是未来水合物堵塞机理的研究重点。     

间歇流下二氧化碳水合物生成形态与堵塞机理

为明确二氧化碳水合物在间歇流条件下的生成形态与堵塞机理,采用高压可视实验环路进行了气团流及段塞流体系下的二氧化碳水合物的生成实验,分析了气团流与段塞流下二氧化碳水合物生成及堵塞形态图像。结果表明：气团流下水合物主要生成位置为管道顶部,以持续增长的水合物层的形式逐步减小环路流通面积,最终导致堵塞;段塞流下水合物在液相及管道顶部均有大量生成,但受制于大流量的冲刷,顶部水合物层无法长期存在,破碎落入液相主体中,导致液相主体黏度上升,流动阻力增大,流速下降,进而为液相中絮状水合物的并聚成块提供条件,液相中水合物的不断聚集是段塞流下水合物堵管的主要原因。此外,段塞流下生成的中空水合物球体是一种特殊的水合物形态,这类水合物多形成于液塞区与液膜区交界处。由于其内包裹着气体,故而会浮于液相空间上部,也会受扰动而破碎成片状水合物,但都无法在顶部空间聚集紧实形成致密水合层。     

水合物在油气管道形成及解决措施

如何保证油气管道运输的安全与顺畅,成为当前该领域重点关注的问题。油气在管道运输过程中,由于某些原因产生水合物,这些水合物不仅会堵塞运输管道,还会腐蚀油气管道,如不加以控制和消除,严重者会造成主管道破裂、调压设备运行不稳定、造成关井等情况发生。     

浅谈油气输送管道的腐蚀机理

作为与铁路、公路、水运、航空并称的五大运输体系之一的管道运输,已在国民经济发展中占有重要地位,但油气管道遭到腐蚀后会严重影响其使用寿命和所输油品质量,甚至造成管道穿孔泄漏不能使用。因此,对油气管道腐蚀的机理进行分析,有十分重要的意义。     

油气集输管道的腐蚀机理与防腐技术研究进展

随着我国工业和社会的高速发展,对油气资源的需求量不断增加,各种油气集输工程越来越多。在这些集输管道的实际应用过程中,由于各种因素的影响,往往会造成腐蚀问题的发生,严重时会造成管道泄漏等安全问题。为此,对油气集输管道的腐蚀机理和防腐技术的研究进展进行了探讨。     

管道堵塞定位技术研究进展

管道堵塞是管道运行过程中常见的安全问题,准确确定堵塞发生位置和长度是解堵作业的前导关键技术。通过对国内外各类文献进行调研,较为系统与详细地阐述了管道堵塞定位技术的发展与研究现状。国内对管道堵塞定位技术的研究有着丰富的经验,对各种方法均有进行探索,如注油试压法、压力波法、卸放油法、应力应变法、水力瞬变法、分布式光纤法等。国外对管道堵塞定位技术的研究方向主要集中在基于瞬态实验的堵塞定位技术,并在这方面做了较多的工作,包括使用数值分析和用实验数据来验证方法的准确性和适用性。对全部堵塞和部分堵塞的检测方法也都进行了一定的探索。     

油气集输管道的腐蚀机理与防腐措施

随着我国经济的迅速发展,社会上各个行业对于油气的需求量也与日俱增,为了保证油气的安全输送,油气集输管道的重要性就凸显出来。然而在油气的运输过程中油气集输管道容易发生腐蚀,会造成油气泄漏、起火等安全事故,因此,了解油气集输管道的腐蚀机理和防腐措施就显得至关重要。本文针对油气集输管道的腐蚀机理与防腐措施进行分析,希望对油气的安全运输有所帮助。     

油气管道完整性技术研究进展

针对近几年国内外油气管道完整性技术,分别从管道风分析、完整性管理及管道腐蚀评价三个方面进行了对比与分析,总结典型管道完整性技术,分析得出国内技术的不足之处,并针对这些不足对国内未来油气管道完整性技术的发展提出了展望。     

天然气水合物储运技术中水合物反应器的研究进展

可观的储气率与自保效应的存在使得天然气水合物能作为一种天然气储运的方式,并且在与其他如液化天然气、压缩天然气储运方式比较时有着自己独到的优势。但由于针对水合物储运的研究起步较晚,利用水合物储运天然气的技术尚未成熟。尤其是在水合物反应器的研究上,生成水合物的速率较低,无法达到工业生产所需要的水平。本文通过调研国内外文献与专利等资料,介绍了国内外天然气水合物储运技术发展状况,简述了水合物生成强化的物理化学手段与机械手段,详述了搅拌式等传统天然气水合物反应器与管式、超重力式等新型天然气水合物反应器的结构与工作原理。根据现有水合物反应器的特点与存在的问题,对水合物反应器的研究方向提出建议：未来应当加快对喷淋式、超重力式与流化床式反应器的放大研究,加快针对不同物理强化手段与机械强化手段的协同作用研究,建立起以天然气储运为目的的水合物反应器评价体系。     

油气管道腐蚀检测及管道防护技术探讨

对于油气管道而言,腐蚀问题较为常见,针对管道的腐蚀检测及管道防护问题,结合相关技术的国内外发展现状,对油气管道质量的重要性进行系统分析,对目前常见的油气管道腐蚀检测技术进行探讨和对比,对常见的管道防护技术进行探讨,为油气管道腐蚀检测及管道防护技术的进一步发展奠定基础。     

Reviews of gas hydrate inhibitors in gas-dominant pipelines and application of kinetic hydrate inhibitors in China

During the development and application of natural gas, hydrate plugging the pipelines is a very important issue to solve. Currently, adding thermodynamic hydrate inhibitors (THIs) and kinetic hydrate inhibitors (KHIs) in gas-dominated pipelines is a main way to prevent hydrate plugging of flow lines. This paper mainly reviews the efforts to develop THIs and KHIs in the past 20 years, compare the role of various THIs, such as methanol, ethylene glycol and electrolyte, and give the tips in using. The direction of KHIs is toward high efficiency, low toxicity, low pollution and low cost. More than a hundred inhibitors, including polymers, natural products and ionic liquids, have been synthesized in the past decade. Some of them have better performance than the current commercial KHIs. However, there are still few problems, such as the complex synthesis process, high cost and low solubility, impeding the commercialization of these inhibitors. The review also summarized some application of KHIs in China. Research of KHIs in China began late. There are no KHIs used in gas pipelines. Only a few field tests have been carried out. In the end of this paper, the field test of self-developed KHIs by China is summarized, and the guidance is given according to the application results.     

CO2水合物在管道中的生成及堵塞特性

为明确CO₂水合物在管道中的流动及堵塞特性,通过高压可视水合物环路研究了不同持液量下的水合物生成及堵塞特性,研究结果表明：水合物生成诱导时间随着持液量的增大出现非线性变化,呈V形,先减小后增大;管道持液量越大,水合物生成量越少,水合物发生堵塞时的临界体积分数降低,如在持液率86.6%下,堵塞时水合物体积分数为4.32%,持液率为66.7%时,堵塞时水合物体积分数为7.45%。通过可视管路发现当CO₂水合物大量生成后,管道中压降将突然增大,颗粒之间快速聚集生长,流速迅速降低,CO₂水合物快速充满管道使管道发生堵塞,水合物颗粒不断生长及在聚集层处的聚集导致流动阻力的增加是其产生堵塞的根本原因。研究结果可为CO₂水合物浆液流动保障提供技术支撑。     

油气储运中的管道防腐问题研究

如今工业发展迅速,油气储运与人们的生活密切相连,在工业发展中也起到了重要作用。油气储运中的管道设备是储运中的一个重要部分,所以管道的安全十分重要。在运送过程中有很多隐患,受外界因素和油气本身的因素,容易使油气挥发,引发火灾,使管道腐蚀加重。针对这个问题,对于如何解决管道腐蚀和提高油气的运输效率的问题提出了合理解决措施。     

Experimental and theoretical study of gas hydrate formation in a high‐pressure flow loop

A set of mathematical models are developed based on thermodynamics, mass transfer, and crystallisation concepts to predict hydrate formation rate and the aqueous phase composition in the flow loop. In order to validate the model, experimental study is carried out in a 10 m loop with the inside diameter of 10.6 mm using gas mixture of 73% methane and 27% propane to measure the hydrate formation rate. The experimental conditions include temperature from 4 to 5°C and pressures between 2 and 3 MPa. Good agreements are noticed when the experimental and theoretical hydrate formation rates are compared at different operating conditions.     

天然气水合物形成与生长影响因素综述

天然气水合物(NGH)是水分子和天然气分子形成的一种复杂的笼型晶体,其在油气管道输送、天然气储存和制冷等行业中都具有重要的研究意义和利用价值,但天然气水合物的形成是一个多组分、多阶段的复杂过程,不同因素对于天然气水合物形成和生长的影响尚有待明确。本文介绍了天然气水合物形成的物理过程以及水合物成核的3种机理假说;详细梳理了基质两亲性、添加剂、多孔介质环境和杂质、液体组成、温度压力以及流动条件等因素对于天然气水合物形成和生长的影响,并对其作了简要分析。同时指出,原油组成对于水合物抑制效果的定量化、蜡晶结构对于水合物形成过程中传质和传热的影响以及微观化的动力学抑制剂抑制机理等都是水合物相关研究中需要进一步深入探究和明确的问题。     

石油开采井下作业堵水技术的应用探讨

石油开采井下作业堵水是石油开采的重要工作步骤,在进行石油开采的井下作业过程中,很可能在某些地下层面出现漏水的情况,此时石油的含水率较高,既不利于石油开采作业的安全性,也影响石油的开采工作,因此需要进行堵水处理。阐述了石油开采井下作业堵水技术的原理和具体的应用。