海底油气混输管道蜡与水合物生成关系研究.doc

海底油气混输管道蜡与水合物生成关系研究海底油气水混输管道由于高压、低温的输送环境,蜡与水合物可能同时生成,造成管道的严重堵塞,威胁管道的安全。迄今为止,已经有很多学者对蜡和水合物进行了大量的研究,但大多都是对两者进行单独研究,没有考虑两者之间的相互影响。尽管蜡与水合物的性质非常不同,但是一方的生成会改变流体的组成,影响另一方的热力学行为。本文从热力学角度分析了蜡与水合物的生成关系,主要通过一方固相的生成引起体系组成的改变来分析对另一方生成条件的影响。在前人提出的蜡热力学模型及水合物模型基础上进行优选,并采用VisualC++6.0编写蜡及水合物的相平衡计算程序。利用所编写的程序对多个体系单独进行蜡或水合物的相平衡计算,将程序预测值与实验值及软件PVTsim的计算值进行比较。结果表明,蜡模型能够较好进行蜡相平衡的预测,并且比软件PVTsim的预测效果更好;水合物的模型预测值与实验值非常接近,预测效果较好。结合蜡热力学模型、水合物热力学模型以及蜡、水合物的闪蒸计算,分别研究了析蜡对水合物生成的影响以及水合物生成对析蜡的影响。结果表明,蜡晶析出对水合物生成的影响,主要取决于两方面:重组分分子量的减小会增强液烃对水合物的抑制作用;轻组分含量的增加会促进水合物的生成。当析蜡量足够大时,轻组分含量增加的影响起着决定性的作用,蜡晶析出会促进水合物生成,导致水合物生成温度升高。析蜡对水合物的影响是否显著,取决于蜡晶析出量的多少,析蜡量越大,析蜡对水合物生成影响越大,即水合物相界线偏移越大。另一方面,水合物生成会促进蜡晶的析出,导致同一压力下析蜡温度升高。水合物生成对析蜡影响的大小,主要取决于体系含水量及轻组分的含量,体系中含水量越大、轻组分含量越多,水合物生成对析蜡的影响越大,即蜡相界线偏移越大。对比本文研究的体系,水合物生成对析蜡的影响更为显著,析蜡对水合物生成的影响较小。此外,本文提出了水合物-蜡综合预测模型的原理,对水合物与蜡可能共存的体系,考虑了两者之间的相互影响。