水化物的形成及防

物理防治法
③
降压法
即在已形成水合物的输气管段，暂时将部分天然气放空， 降低输气管道的压力，破坏水合物的形成条件，即相应 降低了形成水合物的温度，在水合物的形成温度刚一低 于输气管道的气流温度时水合物就立刻开始分解。实验 经验表明，在堵塞物的下游端，降低压力对分解堵塞物 几乎是无效的，由于气体泄漏引起的焦耳-汤姆森效应， 使温度下降很多，以至于阻碍了分解的发生。
化学防治法
常用的防冻剂分为有机抑制剂和无机抑制 剂两类。有机抑制剂有：甲醇和甘醇类化 合物；无机抑制剂有：氯化钠、氯化钙及 氯化镁等。
谢谢大家！
物理防治法
②
加热（保温）法 通过提高天然气的流动温度，即在节流阀前对天然气加热， 或者敷设平行于输气管线的伴热管线，使天然气流动温 度保持在天然气水露点温度以上，可以防止天然气水合 物形成。对海底管道，可以通过包裹绝热层来保温；对 陆地管道，可以通过绝热或掩埋管道降低管道的热量损 失；一般管道常用蒸汽逆流式套管换热器和水套加热炉 在截流前加热天然气；我们75区块采用的是井下节流， 底层加热的方法，即减少了井口设备，降低井口安全隐 患，又节约了成本。
天然气水合物的结构
天然气水合物是白色结晶固体，外观类似松散的冰或致密 的雪，密度0.88-0.99g/cm ³，天然气水合物是一种笼形晶 格包络物，即水分子和氢键结合成笼形晶格，而气体分子 则在范德华力作用下，被包围在晶格的笼型空室内，在水 合物中，与一个气体分子结合的水分子数不是恒定的，这 与气体分子的大小和性质以及晶格中空室被气体分子充满 的程度等因素有关。
物理防治法
①
脱除法
脱除天然气中的水汽，降低天然气的水露点，可以防止水合物形成。 脱除天然气中的水汽，即对天然气进行干燥，然后再送入输气管道， 天然气的干燥方法有：液体吸收发脱水、固体吸附法脱水，液体吸 收法脱除天然气中的水泡，是利用甘醇等具有良好的亲水性的液体 脱水剂，吸收天然气中的水汽，降低天然气的露点，使之在输送压 力条件下，低于输气温度5~10℃。天然气中的水汽始终处于较低的 不饱和状态，水合物就不会形成；固体吸附法脱除天然气中的水汽， 降低天然气的露点，达到防止天然气在管输中不形成水合物，液体 吸收剂和固体吸收剂在吸收和吸附水后，利用蒸馏或加热等方法， 赶出其吸收或吸附的水汽，获得提纯再生，再继续使用。
形成水合物温度和压力的确定
水合物形成的临界温度是水合物可能存在的最高 温度，高于此温度，不论压力多大，他不会形成 水合物。
名称 生成水合物的 临界温度℃
CH4
C2H6
C3H8
iC4H10 nC4H10
CO2
H2S
21.5
14.5
5.5
2.5
1.0
10.0
29.0
形成水合物温度和压力的确定
曾认为甲烷水合物的临界温度是21.5℃，但 经研究表明当压力在33~76Mpa条件下，温 度为28.8℃时，甲烷水合物仍可存在，而在 390Mpa高压下，甲烷水合物形成温度可提 高到47℃。
水化物的形成及防止
水化物的形成及防止
概述 天然气水合物的结构 水化物的形成条件 形成水合物温度和压力的确定 水合物对输气生产的影响 防止水合物形成的方法和解除水合物堵塞 的措施
概述
定义
气体水化物： 气体水化物：是水与轻烃、CO₂ 、硫化氢等小分子气体形成的非化学计量型 笼形晶体化合物，或称笼形化合物。 天然气水化物： 天然气水化物：是一种由水分子和碳氢气体分子组成的结晶状固态简单化合 物。 形成的主要部位： 形成的主要部位：
水合物对输气生产的影响
水合物在单井、输气干线和集气站某些管段（如弯头、阀 门、节流装置等）形成后，天然气的流通面积减少，形成 局部堵塞，其上游的压力增加，流量减少，下游的压力降 低，因而影响了气井安全的生产、正常的输气和平稳的为 用户供气。同时，水合物若在孔板处形成，会影响计量， 以至于使上游天然气压力上升较大，引起事故的发生，造 成人员伤害及设备损失。水合物形成堵塞时，下游用户天 然气流量会减少，以至于影响用户的生产，危机用户的产 品数量和质量。为此，应及时排除。
物理防治法
除了以上方法外，还有机械清除法与非水 合物形成气法等方法，前者是依靠提高管 道压力，通球或吹扫出去水合物，后者是 通过在气相中加入非水合物形成气来干扰 水合物的形成。
化学防治法
在实际生产中，往往由于生产平台偏远或气候条件恶劣， 且很多气井到了开发后期，含水量上升使得水合物的防治 费用变得越来越昂贵，在这种情况下，仅仅依靠物理防治 法是不够的，还需要采用化学的或物理化学相结合的防治 方法才能达到有效且经济的目的。注入防冻剂解堵法，即 利用支管、压力表短节、放空管、缓蚀剂注口装置等，向 输气管道内注入防冻剂（如甲醇等），让防冻剂大量吸水， 降低水合物形成的平衡温度，破坏水合物的形成条件使之 生成的水合物分解，从而解除水合物堵塞。注入防冻剂解 堵后，管线内就有凝析水和防冻剂，这时需要及时用排水 设施将其排除。
防止水合物形成的方法和解除水合 物堵塞的措施
天然气中水汽的含量
天然气在地层条件下都饱含着水情况下，温度越高，水汽含量越多；而温 度不变时，压力越高，水汽含量越少。
工业上已有好多种方法，用来预防和清除管带中 的水合物的形成，大致可以分为：物理防治法和 化学防治法。
天然气水合物的结构
天然气水合物的结构
研究表明，天然气水合物的结构有Ⅰ、Ⅱ两种：
分子量较小的气体如CH4、C2H6、H2S、CO2等的水合物形成体心 立方晶系Ⅰ型结构，该结构每个笼有14个面，上下两个面为六角 型面，其余为五角型面，每个气体分子周围水合了6~8个水分子， 可写成CH4·6H2O、 C2H6·8H2O、 H2S·6H2O、 CO2·6H2O。 分子量较大的气体如C3H8、 C4H10的水化物形成类似于金刚石的Ⅱ 型结构，该结构每个笼有16个侧面其中4个侧面为六角型，12个 为五角形面，每个被水喝的气体分子周围有17个水分子，可写成 C3H8·17H2O、 C4H10·17H2O。 戊烷和己烷以上烃类一般不形成水合物。 天然气的水合物不是一种化合物，而是一种络合物或称包合物。
天然气水合物的结构
水合物的形成条件
主要条件：
①气体处于水汽的饱和或过饱和状态并存在游离水； ②有足够高的压力和足够低的温度。
次要条件：
在具备以上条件时，水合物有时尚不能形成，还必须 有一些辅助条件，如压力的脉动，气体的高速流动， 因流向突变产生的搅动，水合物晶体的存在及晶体停 留的特定物理位置如弯头、孔板、阀门、粗糙的管壁 等。
管道的弯头、孔板、阀门、粗糙的管壁等； 气井开井时，一级节流阀有可能出现水合物堵塞现象； 生产流程中，降压后垂直的天然气管道内易产生水合物； 高压容器的放空阀和安全阀有时可能产生水合物，造成阀门不能复位关闭，天然 气内漏。内漏产生的天燃气水合物又冻堵阀门，使阀门在高压状态下不能打开， 失去保护功能。 清官球发射筒和接受筒内时常带有水合物； 冬季所有仪表系统的取压管线（天然气系统），都有水合物存在的可能，直接影 响控制系统的功能。