水合物计算方法
甲烷水合物能稳定存在的压强和温度规律
甲烷水合物能稳定存在的压强和温度规律甲烷水合物（Methane Hydrate）是一种在深海和极地区域广泛分布的天然气水合物，它是由甲烷分子和水分子组成的复合物。
甲烷水合物具有高储存密度、丰富的资源量、广泛的分布范围以及环境友好等优点，因此备受关注。
但是，甲烷水合物存在于深海和极地区域，其开采难度大、成本高，同时还存在着环境风险等问题。
因此，对甲烷水合物稳定存在的压强和温度规律进行深入探究至关重要。
一、什么是甲烷水合物1.1 甲烷水合物的定义甲烷水合物是一种天然气水合物，在化学上属于气体-固体复合体系。
它由甲烷分子和水分子组成，化学式为（CH4）n·mH2O。
1.2 甲烷水合物的组成甲烷水合物主要由两部分组成：一个是充填介质（guest molecules），即占据空隙位置的气体或其他小分子；另一个是骨架（host lattice），即由水分子组成的固体网状结构。
1.3 甲烷水合物的形成条件甲烷水合物的形成需要同时满足一定的温度和压力条件。
通常情况下，甲烷水合物形成的压力范围为20-60 MPa，温度范围为0-20℃。
此外，甲烷水合物的形成还需要一定的充填介质。
二、甲烷水合物稳定存在的压强和温度规律2.1 甲烷水合物稳定存在的压强规律根据实验数据和理论计算，可以得出以下结论：（1）在相同温度下，随着压力的增加，甲烷水合物稳定存在的区域逐渐扩大；（2）在相同压力下，随着温度的升高，甲烷水合物稳定存在的区域逐渐缩小；（3）在一定范围内，随着充填介质分子量增大或分子尺寸减小，甲烷水合物稳定存在区域逐渐扩大。
2.2 甲烷水合物稳定存在的温度规律根据实验数据和理论计算，可以得出以下结论：（1）在相同压力下，随着温度的降低，甲烷水合物稳定存在的区域逐渐扩大；（2）在相同温度下，随着压力的增加，甲烷水合物稳定存在的区域逐渐扩大；（3）在一定范围内，随着充填介质分子量增大或分子尺寸减小，甲烷水合物稳定存在区域逐渐扩大。
天然气管道水合物抑制剂注入量的确定
天然气管道水合物抑制剂注入量的确定发表时间：2020-12-23T05:59:44.593Z 来源：《防护工程》2020年26期作者：王建伟[导读] 天然气输送管道水合物抑制剂的注入量缺乏可靠有效的计算方法，在实际生产中常采取较为保守的用量。
大港油田采油工艺研究院天津市滨海新区 300280摘要：天然气输送管道水合物抑制剂的注入量缺乏可靠有效的计算方法，在实际生产中常采取较为保守的用量。
以PIPEPHASE软件对输气管道多相流模拟计算为基础，对天然气管道内水合物的生成条件进行了预测，并综合考虑管道水相内所需的抑制剂量、气相损失量和液烃内的溶解损失量，建立了确定管道输送天然气水合物抑制剂合理注入量的新途径。
将该方法应用于油田输气管道，经生产实际检验，可有效降低抑制剂的用量，降低生产成本，计算结果对实际生产具有较好的指导性。
关键词：输气管道；天然气水合物；多相流；抑制剂；注入量0引言油田内部天然气管道输送介质一般为油井伴生气，常有液态水存在，向管道内注入热力学抑制剂是常用的防止天然气水合物生成的方法。
目前应用较多的抑制剂为甲醇、乙二醇、二甘醇等有机化合物[1]。
实际生产中，为保障安全运行，一般采取较为保守的注入量，造成运行成本的浪费。
因此，建立一种有效的水合物抑制剂注入量确定方法，对于实现天然气输送的科学化管理具有重要意义。
1PIPEPHASE软件预测天然气水合物生成将输气管道温度及压力动态模拟计算与水合物生成条件预测结合起来，应用PIPEPHASE软件对管道内天然气水合物的生成条件进行模拟计算，首先建立输气管道模型，录入天然气组分、输送气量、压力、温度、含水、管道规格、环境温度、高程差等参数，插入水合物计算单元，通过运行软件，计算得出不同气源、节点、管道内水合物形成压力-温度数据、曲线以及生成水合物类型，并可模拟出不同抑制剂加入浓度对水合物的抑制效果（图1）。
2.1水相内所需的抑制剂量水相内抑制剂的浓度是防止水合物生成的关键。
盐类体系中天然气水合物相平衡条件的研究
式中: T 为含盐类物质时水合物形成温度 ; T ! 为 不含盐类物质时水合物形成温度; H 为水合物分解 热 ; n 为单位水合物所含分子数。 利用 P itzer 活度系数模型并引入 Debye- H uck el修正项来计算 aW
[ 4]
: ) ( 6) ( 7)
18vm lnaW = ( 1+ z - 、 z+ ∀ 1 + m∀ 2+m 1000 A #I 其中: ∀ 1= 0. 5, ∀ 2= 1+ 1 . 2I 别为离子的正负电荷数; 项系数 ; I 为离子强度。 含盐体系的 H /nR 可表示为: ∃1 I 2 H = nR 1+ ∃3p + ∃ p 4 ln
, 通过实验发现 , 一旦水合物在盐类体系中 然而
KC l 0 0 0 4. 99 0
达到其相平衡条件 , 水合物生成的诱导时间较纯水 体系中大大缩短。例如 : 在温度为 273 . 57~ 282 . 59 K 的情况下, 纯水中水合物生成的诱导时间大约为 400~ 500 m in , 而相同情况下盐类 体系中水合物生 成的 诱导时 间缩短 为 4 h 以内。这是 由于 N aC 、 l C aC l 2 等在水解过程中, 形成水合离子 , 促使水合物 的前驱体尽快形成 , 从而起到促进晶核形成的作用, 缩短了诱导期。从另一方面来说 , 盐类物质对水合 物生成也有一定的促进作用。
[ 1]
, 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 ( NaC l 、 C aC l M gC l2、 KC l) 2、 对水合物生成条件的影响。
1 实验研究
1 . 1 实验装置
测定水合物的相平衡 条件。水合 物的形
第一课天然气集输 第二章
（３）抑制剂最低富液浓度校核 • 甘醇类化合物在低温下会丧失流动性。 • 重量浓度为60%～75%
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图2.14三种甘醇的“凝固点”图
36
（４）抑制剂注入量计算
• ①注入甘醇时：
Ge 106 qvG[(W1 W2 ) Wf ]
第一节 天然气含水量的计算
• 一、天然气含水量表示方法 • 1、湿含量 • 1）绝对湿含量
eG V
2）饱和湿含量
e
3）相对湿含量
eS
1
4）天然气的露点和露点降
• 天然气的露点是指在一定的压力条件下， 天然气中开始出现第一滴水珠时的温度。 天然气的露点降是在压力不变的情况下， 天然气温度从一个露点降至另一个露点 时产生的温降值。
皮肤侵入人体，甲醇对人中毒剂量为5～10毫升，致死 剂量为30毫升，空气中甲醇含量达到39～65毫克/米3时， 人在30～60分钟内即会出现中毒现象，因而，使用甲 醇防冻剂时应注意采取安全措施。
31
• 甘醇类防冻剂（常用的主要是乙二醇和二甘醇）无 毒，沸点较甲醇高，蒸发损失小，一般都回收、再生 后重复使用，适用于处理气量较大的井站和管线，
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作用机理是通过共晶或吸附作用，阻止水合物晶核的生 长，或使水合物微粒保持分散而不发生聚集，从而抑制 水合物的形成。
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四、降低管线压力
用放空管对管线泄放气体降压
放空气量：
G
g
4
d
2 P0
19.62
K
(
2
2
混合物中某元素质量分数的求解方法归纳
混合物中某元素质量分数的求解方法归纳混合物中元素质量分数的求解方法主要有两种，一种是通过实验测量得到的数据进行计算，另一种是通过化学方程式进行计算。
一、通过实验测量的数据进行计算1.质量法：将混合物中元素的质量与整个混合物的质量进行比较。
质量分数=元素的质量/混合物的质量2.体积法：将混合物中元素的体积与整个混合物的体积进行比较。
质量分数=(元素的体积×元素的密度)/(混合物的体积×混合物的密度)3.摩尔法：将混合物中元素的摩尔数与整个混合物的摩尔数进行比较。
质量分数=(元素的摩尔数×元素的摩尔质量)/(混合物的摩尔数×混合物的摩尔质量)二、通过化学方程式进行计算1.假设法：根据题目中给出的条件，假设混合物中元素的质量为x，则可以通过化学方程式求解出其他反应物和生成物的质量，再通过质量法计算出质量分数。
2.晶体水合物法：若混合物中的元素是晶体水合物的一部分，可以通过热分析实验（如加热测量质量的变化）确定晶体水合物和反应产物的质量，然后通过质量法计算出质量分数。
三、注意事项1.在计算质量分数时，需要确保所选用的质量、体积或摩尔数是在同一条件下测量的。
2.在进行计算时，需要注意单位的统一，如质量的单位应为克，体积的单位应为立方厘米等。
3.在计算摩尔数时，需要根据化学方程式中的化学计量比进行计算，确保摩尔数的准确性。
4.在选取适当的测量方法时，要根据实际情况选择合适的方法，以确保计算结果的准确性。
总结起来，混合物中元素质量分数的求解方法主要有实验测量法和化学方程式法。
实验测量法包括质量法、体积法和摩尔法，通过测量相关数据进行计算。
化学方程式法包括假设法和晶体水合物法，通过化学方程式进行计算。
无论使用哪种方法，在计算时需要注意单位的统一和化学计量比的准确性。
天然气管道冰堵
管道冰堵作业处置措施随着天然气工业的发展，输送压力逐渐提高。
冬季水合物的存在会给天然气输送造成事故- 冰堵。
一、冰堵的成因:天然气水合物组成:在一个水合物单元体中，水分子形成一个类似于三维空间笼的结构，其它分子嵌入其笼中。
形成水合物的天然气案例组成包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、碳氧化物和氢硫化物，这些是全部普通的天然气成分.仅小的分子形成水合物，典型地，比丁烷分子量大的燃气成份形不成水合物。
水分子被称为“主体”分子，其它稳定晶体被称作“客体”分子组成的混合物.客体分子多数情况下被称作形成者，水合物晶体有复杂的三维空间结构，水分子形成一个笼，客体分子被诱入其中。
另外一件关于水合物在客体分子和主体分子之间没有粘合。
客体分子是自由的回旋在主体份子建立的笼子内。
输气管线的压力温度一定，相应的天然气的饱和含水量也就确定.当不饱和含水的天然气进入管线后，随压力的降低露点下降，当露点等于输气管线温度时，若压力条件满足并且水合物的形成温度高于输气管线温度，则就可能析出水合物. 一个水合物的形成要求如下三个条件：1.温度和压力的有机结合，促成水合物的形成依赖于低温和高压。
2.存在一个水合物的形成体.3. 气体处于水汽的饱和或过饱和状态。
水合物形成的条件但不是必要条件如下: 1.紊动（高流速和搅动）:a.高流速高流速区域促成水合物的形成,节流阀门特别容易对水合物的形成产生影响，一是由于焦耳-汤姆森效应，当天然气通过一个阀门节流时通常有一个大的温降；二是气体以很高的流速通过较窄的阀门腔体。
b。
搅动管道中的混合和处理容器会增加水合物的形成。
2。
成核位置：成核位置的意思是一个促使状态过度和一个从流体变为固体状态的点。
对于水合物的形成包括一个管道中的缺陷、一个焊点、一个管道连接件（弯头、三通和阀门）残渣、，锻削、淤泥和沙子都构成很好的晶核形成地点.3．游离水：对于前面所述，这并不矛盾，对于水合物形成游离水不是必需的，但是游离水的存在确实增加了水合物的形成。
醋酸电离度计算公式
醋酸电离度计算公式醋酸电离度计算公式是化学中非常重要的一种计算方法，可以用来计算醋酸在水溶液中的电离度，从而帮助化学工作者更好地研究和理解化学反应的性质与机理。
醋酸是一种有机酸，其化学式为CH3COOH，可以被视为一种水合合物，即CH3COOH·H2O。
这种化合物在水中是可以离解的，即断裂出H+离子和AC^-离子。
其反应式可表示为：CH3COOH + H2O <-> H3O+ + CH3COO-。
这个反应式表明，醋酸在水中的离解程度越高，其在水溶液中的酸性就越强。
为了计算醋酸在水中的电离度，我们可以使用电离度的定义：电离度α是溶液中溶质中有多少比例的分子已经离解成了离子。
因此，醋酸电离度的计算公式为：α = (c(C2H3O2^-) / (c(C2H3O2^-) + c(CH3COOH))) × 100%其中c(C2H3O2^-)为醋酸在水中的电离产物AC^-的浓度，c(CH3COOH)为醋酸在水中的浓度。
该公式表明，醋酸的电离度越高，其浓度c(C2H3O2^-)就越大，而浓度c(CH3COOH)就越小。
醋酸电离度计算公式的意义在于，可以帮助我们预测醋酸在水中的电离程度，并据此来预测该反应的性质和方向。
例如，如果该公式得到的电离度高，表明醋酸在水中的离解程度很高，因此其在水溶液中的酸性就较强，而且其与碱反应的倾向也相应较大。
为了更加精准地预测醋酸电离度计算公式的结果，需要考虑溶液中其他因素的影响，如温度、压力、离子强度等。
此外，醋酸还可以与其他化合物形成络合物或水合物，进一步影响其电离度。
因此，在使用醋酸电离度计算公式时，还需要综合考虑多种因素。
总之，醋酸电离度计算公式是化学中一种重要的计算方法，可以用来预测醋酸在水中的电离程度，从而帮助研究化学反应的性质和机理。
然而，由于多种因素的影响，计算结果可能不太准确，因此需要在实验条件下进行验证。
卡尔费休水分计算公式
卡尔费休水分计算公式卡尔费休水分计算公式是一种常用的计算方法，用于测量物质中的水分含量。
该公式是由德国化学家卡尔费休于19世纪末提出的，经过多年的实践和改进，已经成为了一种标准的水分测量方法。
卡尔费休水分计算公式的原理是基于物质中水分的蒸发和重量变化来计算的。
具体来说，该公式的计算方法如下：1. 取一定量的样品，称重并记录其质量为m1。
2. 将样品放入加热器中，加热至一定温度，使样品中的水分蒸发。
3. 经过一定时间后，取出样品，冷却至室温，并称重，记录其质量为m2。
4. 根据样品中水分的蒸发量和样品的质量变化，计算出样品中的水分含量。
卡尔费休水分计算公式的具体计算公式如下：水分含量（%）=（m1-m2）/m1×100%其中，m1为样品的初始质量，m2为样品经过加热后的质量。
卡尔费休水分计算公式的优点是简单易行，不需要复杂的仪器和设备，只需要一台加热器和一台电子天平即可完成测量。
此外，该方法还具有高精度、高灵敏度、高重复性等优点，可以满足不同领域的水分测量需求。
然而，卡尔费休水分计算公式也存在一些局限性。
首先，该方法只适用于测量物质中的自由水分，对于结合水分和水合物等其他形式的水分无法测量。
其次，该方法对于样品的处理和加热条件要求较高，如果处理不当或加热温度不够，会影响测量结果的准确性。
为了克服这些局限性，现代科技已经发展出了许多新的水分测量方法，如红外线干燥法、微波干燥法、电子天平法等。
这些方法不仅可以测量不同形式的水分，而且还具有更高的精度和更广泛的适用范围。
卡尔费休水分计算公式是一种简单易行、高精度的水分测量方法，已经成为了一种标准的水分测量方法。
虽然该方法存在一些局限性，但在实际应用中仍然具有重要的意义。
随着科技的不断发展，相信未来会有更多更先进的水分测量方法出现，为各行各业的水分测量提供更好的解决方案。
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水合物分析
分段计算方法与压力场温度场分段方法相同。
表1天气组分数据（与气井压力场的一样）
名称 百分数（%） C 1 91.8 C 2 1 C 3 0.6 C 4 0 IC 4 0 IC 5 0 CO 2 4.6 H2S 0 N 2 2
表2小孔穴和大孔穴中组分j 的Langmiur 常数
每个点均需迭代计算
初值赋值公式： 6.38ln9.869262s T p =+
输入：p —为计算点处流体压力，MPa （压力场已经算过） 输出：s T —计算点水合物的生成温度，K 。
水合物的生成温度的迭代公式为：1
()
()
n n s s
s s F T T T F T +=-
'
p <6.865时：
12() 3.51517050.014360650.117660901ln(1(9.869))0.05883045ln(1(9.869))
s s i i i i F T T C y p C y p =-+
⨯+⨯+⨯+⨯∑∑
1112229.869()0.014360650.1176609011(9.869)
9.8690.058830451(9.869)
s i i i i i i i i
i i p
F T B C y C y p p
B C y C y p '=--⨯⨯-
+⨯⨯
⨯+⨯∑∑∑∑
p >6.865时：
12()8.9751100.033039650.117660901ln(1(9.869))0.05883045ln(1(9.869))s s i i i i F T T C y p C y p =-+
⨯+⨯+⨯+⨯∑∑
1112229.869()0.033039650.1176609011(9.869)
9.8690.058830451(9.869)
s i i i i i i i i
i i p
F T B C y C y p p
B C y C y p '=--⨯
⨯-
+⨯⨯⨯+⨯∑∑∑∑
()
111e j j s A B T j C -= ()
222e
j j s A B T j C -=
输入：ij ij B A 、——常数，其值见表2。
i y —组分所占摩尔分数，小数，等于读到表1的百分数值/100.
1(9.869)i i
C
y p ⨯∑—表示对后面的内容求和的意思
j j C C 21、——分别表示小孔穴和大孔穴中组分j 的Langmiur 常数；
输出：()s F T 、()s F T '
将()s F T 、()s F T '代入迭代计算公式得出1n s T +，若1
0.5n n s s T T +-<，则进入下一个点的
计算，否则将1n s T +赋值给n s T ，继续迭代。
输出结果为两条曲线：“温度场曲线”与“水合物生成温度曲线”类似结蜡预测
若存在“水合物生成温度”>“井筒流体温度”，则下方解释为“该井有生成水合物的风险，生成位置xxxm ，温度xxx ”且“水合物生成温度”>“井筒流体温度”的线段标红。
若不存在“水合物生成温度”>“井筒流体温度”， 则下方解释为“井筒无生成水合物的风险！”
深度
温度。