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油气多相混输送过程中,由于水合物的生成极易造成管道堵塞,尤其对于海底油气管道输送。由于传统使用热力学抑制剂的方法成本较高,因此低剂量水合物抑制剂的研究备受关注。以往研究结果均表明低剂量水合物抑制剂大部分为一些表面活性剂,因此研究油水乳液体系水合物生成和分解动力学对于强化水合物防聚机理的认识及保障油气稳定输送都具有重要意义。针对这一研究背景,本文系统研究了天然气+水+柴油+防聚剂(自行研发)体系中水合物的生成和分解动力学,主要研究内容如下:
1.采用高压蓝宝石釜测定了天然气+水+柴油+防聚剂体系中水合物的生成动力学数据,考察了不同温度、初始生成压力、氯化钠含量及含水率下添加自行开发的水合物防聚剂后水合物的生成形态及生成速率。实验结果发现,油水体系中添加自行研发的水合物防聚剂后能有效控制水合物的聚积,形成的水合物呈现浆液状;此外,实验结果也表明高压低温条件更有利于水合物的快速形成,高浓度氯化钠对水合物防聚功能有一定的强化作用,低含水率能使水更快转化为水合物,提高水合物生成速率。
2.系统测定了天然气+水+柴油+防聚剂体系中水合物的分解动力学数据,考察了添加阻聚剂后体系中温度、初始分解压力、氯化钠含量及含水率对水合物分解速率的影响。实验结果表明,乳液体系中水合物分解受初始分解压力影响较大,多次降压分解能有效缓解压力迅速增大的风险;高温低压条件同样有助于加速乳液体系中水合物的分解速率;低含水率时能使水合物快速分散,增加分解表面积,提高分解速率。
3.根据所测得的乳液体系中水合物分解动力学数据,采用过冷度为推动力,建立乳液体系中水合物分解动力学模型。计算结果表明:该模型能很好的反应乳液体系中水合物分解规律,与实验结果吻合较好。