管壁中不同含水率的气主导体系水合物沉积规律

doi:10.3969/j.issn.1672-6952.2022.05.009

辽宁石油化工大学学报 ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (5): 57-61.DOI: 10.3969/j.issn.1672-6952.2022.05.009

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管壁中不同含水率的气主导体系水合物沉积规律

纪国法¹^,²(), 梅媛媛¹^,², 谯欣柔¹^,², 张锦玲¹^,²

^1.长江大学油气钻采工程湖北省重点实验室，湖北武汉 430100
^2.长江大学石油工程学院，湖北武汉 430100

收稿日期:2022-08-12 修回日期:2022-09-20 出版日期:2022-10-25 发布日期:2022-11-18
作者简介:纪国法（1985⁃），男，博士，副教授，从事非常规油气储层改造理论与技术、水合物开采与防治等方面的研究；E⁃mail：jiguofa@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51804042);油气资源与勘探技术教育部重点实验室（长江大学）青年创新团队资助项目(PI2021?04);长江大学大学生创新创业训练计划项目(Yz2021248)

Hydrate Deposition Rule of Gas Dominated System with Different Water Contents in the Pipe

Guofa Ji¹^,²(), Yuanyuan Mei¹^,², Xinrou Qiao¹^,², Jinling Zhang¹^,²

^1.Hubei Key Laboratory of Drilling and Production Engineering for Oil and Gas，Yangtze University，Wuhan Hubei 430100，China
^2.School of Petroleum Engineering，Yangtze University，Wuhan Hubei 430100，China

Received:2022-08-12 Revised:2022-09-20 Published:2022-10-25 Online:2022-11-18

摘要/Abstract

摘要：

管道中多相流动条件下的水合物生成和沉积会形成流动障碍，影响正常的油气生产和运输作业。基于水平环状流气主导体系中水合物易在气相中夹带的液滴中形成或者在管壁上生成的特点，建立管壁中不同含水率的气主导体系水合物沉积模型，分析了水平环状流中不同影响因素下的水合物沉积规律。结果表明，在水平环状流中，随着含水率和过冷度的增大，水平环状流中管壁上的水合物沉积速率逐渐增大，最大沉积速率增至原来的3倍，发生水合物堵塞的风险增大；由冷凝水生成的水合物沉积会随着时间的增加而增大。本研究可为后续相关的水合物堵塞以及水合物防治提供理论参考，具有重要的应用价值。

关键词: 过冷度, 沉积速率, 沉积位置, 气主导体系, 水平环状流, 水合物

Abstract:

Hydrate formation and deposition in multiphase flows in pipelines can cause flow barriers and affect normal oil and gas production and transportation operations. Based on the characteristics that hydrates are easily formed in water droplets entrained in the gas phase or on the pipe wall in the gas?dominated system of the horizontal annular flow, a hydrate deposition model of the gas?dominated system with different water contents in the pipe wall was established, and the hydrate deposition rule under different influence factors of horizontal annular flow conditions were analyzed. The results show that the hydrate deposition rate increases with the water content and undercooling increased on the pipe wall in the horizontal annular flow. The deposition rate can increase three times of the original one, and the risk of hydrate blockage increases. Hydrate deposition from condensed water increases with time. This study can provide theoretical reference for subsequent related hydrate blockage and hydrate prevention and control, and has important application value.

Key words: Supercooling, Deposition rate, Deposition location, Air?dominated systems, Horizontal circulation, Hydrates

中图分类号:

TE95

纪国法, 梅媛媛, 谯欣柔, 张锦玲. 管壁中不同含水率的气主导体系水合物沉积规律[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(5): 57-61.

Guofa Ji, Yuanyuan Mei, Xinrou Qiao, Jinling Zhang. Hydrate Deposition Rule of Gas Dominated System with Different Water Contents in the Pipe[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2022, 42(5): 57-61.

图/表 8

表1 影响因素分析的基础数据

参数	数值
液体流量/(m³·h^-1)	0.06~0.50
气体流量/(m³•h^-1)	600~1 000
气体流速/(m•s^-1)	4.6~8.7
压力/Pa	11×10⁶
温度/℃	10
管壁直径/m	0.02

图 1 不同含水率下管壁上生长的水合物和水合物颗粒的沉积速率（?Tsub=3.8 ℃）

图 2 不同含水率和过冷度条件下水合物沉积速率

图 3 当?Tsub=4.8 ℃时水合物沉积速率

图 4 冷凝水生成水合物示意图

图 5 管径分布[19]

表2 算例输入参数

参数	数值
压力/kPa	100
温度/K	273.15
管道内径/mm	4.65

图 6 水合物沿管道沉积预测模型

参考文献 22

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管壁中不同含水率的气主导体系水合物沉积规律

Hydrate Deposition Rule of Gas Dominated System with Different Water Contents in the Pipe

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