盐类体系中天然气水合物相平衡条件的研究.pdf

第 3 7卷 第 2期 石油与天然气化工 CHEMl CAL ENGl NEERl NG OF Ol L ＆ GAS 1 49 盐类体 系中天然气水 合物相平衡条 件的研 究 顾锋赵会 军 王树 立 江 苏工业 学 院江 苏省 油气储运 重 点 实验 室 摘 要 通 过 实验 测定 了 2 6 2 ． 8 6～ 2 8 8 、 1 3 K温 度 下天 然 气 在 纯水 及 盐 类体 系下 的 水合 物 相 平衡 条件 ， 并结合 V a n d e r Wa a l s P l a t t e e u w的理 想溶 液 等温 吸 附理 论 建立含 盐体 系天 然 气水合 物 相 平衡 计算 的数 学模 型 。结果表 明 四种 盐对 水 合 物 生成 均 有抑 制 作 用 ， N a C 1 的 抑 制作 用要 强 于 其 它三 种 盐。但是 在 温度 较低 的情 况 下 ， 四种 盐对水 合物 生成 的影 响很 小 ， 强弱 区分 不 明显 。建立 的数 学模 型 能 够很 好 地预 测 盐类体 系中天 然气水 合 物相平衡 条件 。 关键 词 天 然 气水合 物 盐相平衡预测模 型 在石 油 、 天然 气开 采 、 加 工 和运输 过程 中为 了防 止水 合物 的形 成 而堵 塞 管 道 和 设 备 ， 一 般 采 用 添 加 抑制 剂 如醇类 、 盐 类 的方法 。石 油 和天 然 气 在 开 采 、 运 输 过程 中含 一定量 的盐分 ， 所 以对含 盐类 体 系 中的天然 气水合 物 的生 成 条 件 的研 究 ， 对 石 油 和天 然气 工业具 有重 要 的意义 。 由于 目前 专 门对 盐 类体 系 中水 合 物 相 平 衡 条 件 的 研 究 报 道 较 少 ， 因此 ， 本 实验 考 察 了在 油 气 田 开采 和 运 输 中 常 见 的 四种 盐 钠 盐 、 钙盐 、 镁盐 、 钾盐 N a C 1 、 C a C 1 、 Mg C 1 。 、 K C 1 对 水合 物 生成条 件 的影 响 。 1 实验研究 1 ． 1 实 验装 置 1 ． 截止阀； 2 ． 气压表； 3 ． 增压泵； 4 ． 温度计； 5 ． 计算机 控制台； 6 ． 压缩机； 7 ． 恒温水浴； 8 ． 搅拌装置； 9 ． 可视 化反应釜； 1 0 ． 缓冲气瓶； 1 1 ． 天然气气瓶。 图1 水合物实验装置示意图 图 1是本次实验所采用实验室 自行搭建的水合 物合 成 实验装 置示 意 图 。该 装置 由高压 可视 化反应 中国石油化工集团项 目资助 2 0 0 5 0 5 2 3 。 釜 、 制冷及浴槽温控 系统 、 磁力搅拌装置 、 计算机数 据采 集 系统及 控制 台 、 天然 气 配气及 增压 系统 组成 。 反应 釜容 积 1 L ， 最 大 工 作 压 力 3 0 MP a 。温 度 调 节 范 围为 一1 5 ℃ ～ 2 5 ℃ 。天然 气经过 高 纯度气 体 配 比 后 ， 混 合 气体通 过增 压泵 快 速增压 后 导人反 应 釜 内 ， 通过磁搅拌子进行搅拌从而达到充分混合 。反应釜 内的参数 压力、 温度等 、 水槽温度 、 搅拌速度等参 数可 由计算机数据采集系统 自动采集和储存。 1 ． 2实验 方法 根据 水 合 物相 平 衡 的判 断标 准 当反 应 釜 中仅 有极 少量 的水 合物 晶体 存 在 ， 此 时保 持 反应 釜 内 的 压力 、 温度不变 ， 如果反应釜 中的水合物能存在 3～ 4 h ， 则保持反应釜 中的温度不变 ， 降低压力； 如果反 应 釜 中 的水 合物 完 全 溶 解 ， 则 反 应 釜 中的压 力 为 对 应 温度 条件 下 的相 平 衡 压 力 ， 此 时 该 点 的压 力 和 温 度就是水合物的相 平衡点 。然后重新设定温度值 ， 测定水合物的其他相平衡点。本实验采用恒温压力 搜索法 测定水 合物 的相平衡 条件。水 合物 的形 成和分解通过可视化反应釜观察确定。降低温度并 开始搅拌。当釜 内温度达到预设值 时， 保持反应釜 温度不变 ， 通过调节增压泵来改变反应釜内的压力 ， 使 压力 高于 相平 衡 预 测 值 约 1 M P a ， 釜 内水 合 物 开 始大量形成 ， 然后降低压力使水合物分解 ， 搜索此时 水 合物 相平衡 点 。 然后 重 新 设 定 温 度 值 ， 测 定水 合 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m