專利名稱：天然氣管道運(yùn)行及清管過程水合物預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種天然氣管道運(yùn)行及清管過程水合物預(yù)測方法。涉及其它類不包括的測試和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，水合物生成模型研究已經(jīng)是成熟技術(shù)，但多用于理論研究或室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。在天然氣管道的運(yùn)行和清管作業(yè)中，由于氣質(zhì)參數(shù)的多變性和復(fù)雜性，僅用水合物生成模型不能準(zhǔn)確的預(yù)測出是否會(huì)有冰堵產(chǎn)生。在天然氣管道運(yùn)行中，由于管道內(nèi)氣體高速流動(dòng)、攪動(dòng)、高壓脈動(dòng)等因素的影響，在管道彎頭、調(diào)壓閥等處容易形成水合物造成管道、分離設(shè)備和儀表的堵塞，同時(shí)，管道內(nèi)氣體的壓力、溫度和含水量是不斷變化的，因此在管道內(nèi)水合物生成區(qū)域也是不斷變化的，目前還沒有專門的針對天然氣管道的水合物預(yù)測技術(shù)。目前在輸氣管道運(yùn)行和清管作業(yè)中，對是否發(fā)生冰堵主要是憑借運(yùn)行操作人員自身的經(jīng)驗(yàn)通過壓差、流量變化進(jìn)行判斷，還沒有專門的針對輸氣管道運(yùn)行和清管作業(yè)冰堵預(yù)測方法。依靠管道操作人員的自身經(jīng)驗(yàn)判斷輸氣管道運(yùn)行和清管作業(yè)中是否發(fā)生冰堵存在一些弊端。由于判斷只是通過表象和經(jīng)驗(yàn)大致判斷，沒有理論指導(dǎo)和計(jì)算，同時(shí)由于操作人員對管道運(yùn)行和清管的認(rèn)識不同，經(jīng)驗(yàn)水平不同，致使判斷結(jié)果可能存在較大的誤差，從而影響輸氣管道安全運(yùn)行和清管作業(yè)。現(xiàn)有一種技術(shù)“抑制管道被氣體水合物堵塞的方法”，該方法通過在管道運(yùn)行中添加抑制劑的方法來抑制水合物的生成，從而避免管道發(fā)生冰堵。該方法只提供了防止冰堵的一種解決方案，并沒有對管道內(nèi)水合物生成作出預(yù)測，也沒有提供相應(yīng)的添加工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種準(zhǔn)確預(yù)測天然氣管道站場工藝區(qū)和干線是否達(dá)到水合物生成條件、為天然氣管道安全運(yùn)行和清管作業(yè)提供技術(shù)支持的天然氣管道運(yùn)行及清管過程水合物預(yù)測方法。本發(fā)明結(jié)合輸氣管道的實(shí)際運(yùn)行情況，通過模型計(jì)算得到輸氣管道運(yùn)行和清管作業(yè)時(shí)管道的實(shí)際水露點(diǎn)和水合物生成溫度，再通過與管道內(nèi)氣體實(shí)際溫度比較判斷是否會(huì)有水合物生成，為安全運(yùn)行和清管作業(yè)中防治冰堵提供技術(shù)支持。本發(fā)明公開了一種天然氣管道運(yùn)行及清管過程水合物預(yù)測方法，包括以下步驟:1、監(jiān)測天然氣管道氣質(zhì)參數(shù)，主要包括氣體組分、氣體壓力、溫度變化范圍、氣體水露點(diǎn)；2、通過水露點(diǎn)和水含量轉(zhuǎn)換模型計(jì)算氣體在不同壓力下的水露點(diǎn)，水露點(diǎn)和水含量轉(zhuǎn)換模型是基于P-R狀態(tài)方程計(jì)算氣態(tài)水和液態(tài)水的逸度，根據(jù)相平衡原理求得天然氣含水量與水露點(diǎn)之間的換算關(guān)系；3、通過水露點(diǎn)與水含量轉(zhuǎn)換模型和測得的常壓水露點(diǎn)，可以計(jì)算出管道壓力下氣體實(shí)際水露點(diǎn)，如果氣體溫度低于實(shí)際水露點(diǎn)，則表明存在液態(tài)水，如果氣體溫度高于實(shí)際水露點(diǎn)，則表明不存在液態(tài)水；只有存在液態(tài)水的前提下，才能生成水合物；4、通過水合物生成模型計(jì)算氣體在管道壓力下的水合物生成溫度，如果氣體溫度低于水合物生成溫度，則表明達(dá)到水合物生成條件，如果氣體溫度高于水合物生成溫度，則表明未達(dá)到水合物生成條件；5、通過氣體溫度和氣體水露點(diǎn)、水合物生成溫度可以判斷是否會(huì)有水合物生成，判斷結(jié)果如表I所示。水合物生成判斷:當(dāng)氣體溫度>水合物生成溫度，若氣體溫度>實(shí)際水露點(diǎn)，則無液態(tài)水，無水合物；若氣體溫度<實(shí)際水露點(diǎn)，則有液態(tài)水，無水合物；當(dāng)氣體溫度 <水合物生成溫度，若氣體溫度 > 實(shí)際水露點(diǎn)，則無液態(tài)水，無水合物；若氣體溫度<實(shí)際水露點(diǎn)，則有液態(tài)水，有水合物。表1水合物生成判斷表
權(quán)利要求
1.一種天然氣管道運(yùn)行及清管過程水合物預(yù)測方法，其特征是包括以下步驟: 1)監(jiān)測天然氣管道氣質(zhì)參數(shù)，主要包括氣體組分、氣體壓力、溫度變化范圍、氣體水露占.2)通過水露點(diǎn)和水含量轉(zhuǎn)換模型計(jì)算氣體在不同壓力下的水露點(diǎn)，水露點(diǎn)和水含量轉(zhuǎn)換模型是基于P-R狀態(tài)方程計(jì)算氣態(tài)水和液態(tài)水的逸度，根據(jù)相平衡原理求得天然氣含水量與水露點(diǎn)之間的換算關(guān)系； 3)通過水露點(diǎn)與水含量轉(zhuǎn)換模型和測得的常壓水露點(diǎn)，計(jì)算出管道壓力下氣體實(shí)際水露點(diǎn)，如果氣體溫度低于實(shí)際水露點(diǎn)，則表明存在液態(tài)水，如果氣體溫度高于實(shí)際水露點(diǎn)，則表明不存在液態(tài)水；只有存在液態(tài)水的前提下，才能生成水合物； 4)通過水合物生成模型計(jì)算氣體在管道壓力下的水合物生成溫度，如果氣體溫度低于水合物生成溫度，則表明達(dá)到水合物生成條件，如果氣體溫度高于水合物生成溫度，則表明未達(dá)到水合物生成條件； 5)通過氣體溫度和氣體水露點(diǎn)、水合物生成溫度判斷是否會(huì)有水合物生成。
2.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的天然氣管道運(yùn)行及清管過程水合物預(yù)測方法，其特征是水合物生成判斷為:當(dāng)氣體溫度>水合物生成溫度，若氣體溫度>實(shí)際水露點(diǎn)，則無液態(tài)水，無水合物；若氣體溫度<實(shí)際水露點(diǎn)，則有液態(tài)水，無水合物； 當(dāng)氣體溫度<水合物生成溫度，若氣體溫度>實(shí)際水露點(diǎn)，則無液態(tài)水，無水合物；若氣體溫度< 實(shí)際水露點(diǎn)，則有液態(tài)水，有水合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣管道運(yùn)行及清管過程水合物預(yù)測方法，其特征是所述水露點(diǎn)與含水量轉(zhuǎn)換計(jì)算流程為: 1)假定一個(gè)初始值作為露點(diǎn)溫度Td； 2)對干天然氣與水蒸氣組成的新混合體系進(jìn)行組分計(jì)算； 3)查閱i組分的臨界溫度Tc，此處主要為水蒸氣的臨界溫度； 4)由關(guān)聯(lián)式計(jì)算α函數(shù),并計(jì)算i組分的a1、bi和混合體系的a、b； 5)利用狀態(tài)方程求出混合體系的摩耳體積V和在P、Td條件下的壓縮系數(shù)z； 6)計(jì)算水蒸氣和水的逸度系數(shù)和相平衡常數(shù)Ki； 7)判斷是否IYi/K1-ΙΙ< O 若是，則Td為計(jì)算的露點(diǎn)溫度；若否，則返回到第一步。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣管道運(yùn)行及清管過程水合物預(yù)測方法，其特征是所述水合物生成模型計(jì)算流程為: 1)假設(shè)水合物結(jié)構(gòu)類型； 2)計(jì)算天然氣露點(diǎn)溫度Td； 3)假定水合物生成初值Th； 4)判斷是否Th>Td 若是，則無烴液相，給定干組成計(jì)算逸度fi;若否，則有烴液相，亮相閃蒸計(jì)算氣相逸度fi ; 5)計(jì)算混合氣體中水合物的逸度及摩爾分?jǐn)?shù)xi； 6)判斷是否IΣ x1-Ι ( ε 若是，保存計(jì)算結(jié)果，改變水合物的結(jié)構(gòu)類型，轉(zhuǎn)回到第一步；若否，則轉(zhuǎn)到第三步。
全文摘要
本發(fā)明是一種天然氣管道運(yùn)行及清管過程水合物預(yù)測方法。它包括1)監(jiān)測天然氣管道氣質(zhì)參數(shù)；2)通過水露點(diǎn)和水含量轉(zhuǎn)換模型計(jì)算氣體在不同壓力下的水露點(diǎn)；3)通過水露點(diǎn)與水含量轉(zhuǎn)換模型和測得的常壓水露點(diǎn)，計(jì)算出管道壓力下氣體實(shí)際水露點(diǎn)，只有存在液態(tài)水的前提下，才能生成水合物；4)通過水合物生成模型計(jì)算氣體在管道壓力下的水合物生成溫度，如果氣體溫度低于水合物生成溫度，則表明達(dá)到水合物生成條件；5)通過氣體溫度和氣體水露點(diǎn)、水合物生成溫度判斷是否會(huì)有水合物生成。本發(fā)明能準(zhǔn)確預(yù)測天然氣管道站場工藝區(qū)和干線是否達(dá)到水合物生成條件、為天然氣管道安全運(yùn)行和清管作業(yè)提供技術(shù)支持。
文檔編號G01N25/66GK103217457SQ201210016460
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者王玉彬, 李大全, 熊輝, 苗青, 徐波, 薛向東, 馮偉, 趙佳麗, 王龍, 趙國輝, 丁雨, 劉凱, 周偉, 宋明國, 王禹欽 申請人:中國石油天然氣股份有限公司