專利名稱：天然氣管道運行及清管過程水合物預測方法
技術領域：
本發(fā)明是一種天然氣管道運行及清管過程水合物預測方法。涉及其它類不包括的測試和管道系統(tǒng)技術領域。
背景技術：
目前，水合物生成模型研究已經是成熟技術，但多用于理論研究或室內實驗。在天然氣管道的運行和清管作業(yè)中，由于氣質參數的多變性和復雜性，僅用水合物生成模型不能準確的預測出是否會有冰堵產生。在天然氣管道運行中，由于管道內氣體高速流動、攪動、高壓脈動等因素的影響，在管道彎頭、調壓閥等處容易形成水合物造成管道、分離設備和儀表的堵塞，同時，管道內氣體的壓力、溫度和含水量是不斷變化的，因此在管道內水合物生成區(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測技術。目前在輸氣管道運行和清管作業(yè)中，對是否發(fā)生冰堵主要是憑借運行操作人員自身的經驗通過壓差、流量變化進行判斷，還沒有專門的針對輸氣管道運行和清管作業(yè)冰堵預測方法。依靠管道操作人員的自身經驗判斷輸氣管道運行和清管作業(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驗大致判斷，沒有理論指導和計算，同時由于操作人員對管道運行和清管的認識不同，經驗水平不同，致使判斷結果可能存在較大的誤差，從而影響輸氣管道安全運行和清管作業(yè)?，F有一種技術“抑制管道被氣體水合物堵塞的方法”，該方法通過在管道運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，并沒有對管道內水合物生成作出預測，也沒有提供相應的添加工藝。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種準確預測天然氣管道站場工藝區(qū)和干線是否達到水合物生成條件、為天然氣管道安全運行和清管作業(yè)提供技術支持的天然氣管道運行及清管過程水合物預測方法。本發(fā)明結合輸氣管道的實際運行情況，通過模型計算得到輸氣管道運行和清管作業(yè)時管道的實際水露點和水合物生成溫度，再通過與管道內氣體實際溫度比較判斷是否會有水合物生成，為安全運行和清管作業(yè)中防治冰堵提供技術支持。本發(fā)明公開了一種天然氣管道運行及清管過程水合物預測方法，包括以下步驟:1、監(jiān)測天然氣管道氣質參數，主要包括氣體組分、氣體壓力、溫度變化范圍、氣體水露點；2、通過水露點和水含量轉換模型計算氣體在不同壓力下的水露點，水露點和水含量轉換模型是基于P-R狀態(tài)方程計算氣態(tài)水和液態(tài)水的逸度，根據相平衡原理求得天然氣含水量與水露點之間的換算關系；3、通過水露點與水含量轉換模型和測得的常壓水露點，可以計算出管道壓力下氣體實際水露點，如果氣體溫度低于實際水露點，則表明存在液態(tài)水，如果氣體溫度高于實際水露點，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，則表明未達到水合物生成條件；5、通過氣體溫度和氣體水露點、水合物生成溫度可以判斷是否會有水合物生成，判斷結果如表I所示。水合物生成判斷:當氣體溫度>水合物生成溫度，若氣體溫度>實際水露點，則無液態(tài)水，無水合物；若氣體溫度<實際水露點，則有液態(tài)水，無水合物；當氣體溫度 <水合物生成溫度，若氣體溫度 > 實際水露點，則無液態(tài)水，無水合物；若氣體溫度<實際水露點，則有液態(tài)水，有水合物。表1水合物生成判斷表
權利要求
1.一種天然氣管道運行及清管過程水合物預測方法，其特征是包括以下步驟: 1)監(jiān)測天然氣管道氣質參數，主要包括氣體組分、氣體壓力、溫度變化范圍、氣體水露占.2)通過水露點和水含量轉換模型計算氣體在不同壓力下的水露點，水露點和水含量轉換模型是基于P-R狀態(tài)方程計算氣態(tài)水和液態(tài)水的逸度，根據相平衡原理求得天然氣含水量與水露點之間的換算關系； 3)通過水露點與水含量轉換模型和測得的常壓水露點，計算出管道壓力下氣體實際水露點，如果氣體溫度低于實際水露點，則表明存在液態(tài)水，如果氣體溫度高于實際水露點，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，則表明未達到水合物生成條件； 5)通過氣體溫度和氣體水露點、水合物生成溫度判斷是否會有水合物生成。
2.根據權 利要求1所述的天然氣管道運行及清管過程水合物預測方法，其特征是水合物生成判斷為:當氣體溫度>水合物生成溫度，若氣體溫度>實際水露點，則無液態(tài)水，無水合物；若氣體溫度<實際水露點，則有液態(tài)水，無水合物； 當氣體溫度<水合物生成溫度，若氣體溫度>實際水露點，則無液態(tài)水，無水合物；若氣體溫度< 實際水露點，則有液態(tài)水，有水合物。
3.根據權利要求1所述的天然氣管道運行及清管過程水合物預測方法，其特征是所述水露點與含水量轉換計算流程為: 1)假定一個初始值作為露點溫度Td； 2)對干天然氣與水蒸氣組成的新混合體系進行組分計算； 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)由關聯(lián)式計算α函數,并計算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z； 6)計算水蒸氣和水的逸度系數和相平衡常數Ki； 7)判斷是否IYi/K1-ΙΙ< O 若是，則Td為計算的露點溫度；若否，則返回到第一步。
4.根據權利要求1所述的天然氣管道運行及清管過程水合物預測方法，其特征是所述水合物生成模型計算流程為: 1)假設水合物結構類型； 2)計算天然氣露點溫度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，給定干組成計算逸度fi;若否，則有烴液相，亮相閃蒸計算氣相逸度fi ; 5)計算混合氣體中水合物的逸度及摩爾分數xi； 6)判斷是否IΣ x1-Ι ( ε 若是，保存計算結果，改變水合物的結構類型，轉回到第一步；若否，則轉到第三步。
全文摘要
本發(fā)明是一種天然氣管道運行及清管過程水合物預測方法。它包括1)監(jiān)測天然氣管道氣質參數；2)通過水露點和水含量轉換模型計算氣體在不同壓力下的水露點；3)通過水露點與水含量轉換模型和測得的常壓水露點，計算出管道壓力下氣體實際水露點，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，則表明達到水合物生成條件；5)通過氣體溫度和氣體水露點、水合物生成溫度判斷是否會有水合物生成。本發(fā)明能準確預測天然氣管道站場工藝區(qū)和干線是否達到水合物生成條件、為天然氣管道安全運行和清管作業(yè)提供技術支持。
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