海底混输管道水合物生成对析蜡的影响研究

论文摘要

对于较低环境温度下运行的海底油气水混输管道,蜡和水合物可能同时生成。这将造成管道的严重堵塞,引发严重的安全问题并带来巨大的经济损失,故研究海管混输状态下蜡和水合物的生成显的尤为重要。以往学者大多单独研究蜡或水合物的形成,没有考虑二者之间的相互影响。实际上,水合物或蜡的形成会改变流体的组成,影响另一方的热力学行为。为研究蜡与水合物之间的关系,本文从热力学角度对水合物存在的体系析蜡情况进行了研究。分析了相平衡理论以及模型的数值算法。在前人提出的蜡模型的基础上进行了优选,并编制了预测相平衡的程序。利用此程序对大量的体系进行了蜡相平衡的模拟,并与实验结果进行了对比。结果表明,模型能较好的进行蜡相平衡的预测。对于水合物,本文采用模拟软件中水合物模块对其进行相平衡模拟计算。对于同一体系,单独进行水合物生成以及析蜡情况的模拟计算。对于水合物先生成的情况,进行水合物的闪蒸计算以此更新水合物生成后流体的组成,然后重新进行析蜡计算。对比无水合物情况及水合物存在情况体系析蜡温度的变化情况,得出水合物的生成对析蜡的影响主要取决于水合物的生成引起轻组分含量变化的多少,轻组分含量变化越大,其对析蜡的影响越大,反之亦然。对于本文研究的体系,水合物的生成对析蜡的影响不是很大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究动态
• 1.2.1 蜡沉积预测模型
• 1.2.2 水合物生成预测模型
• 1.2.3 水合物和蜡
• 1.3 课题研究内容
• 第二章 蜡与水合物的基本性质与沉积机理
• 2.1 蜡
• 2.1.1 蜡晶基本性质
• 2.1.2 蜡沉积机理
• 2.1.3 影响蜡沉积的因素及规律[52]
• 2.2 水合物
• 2.2.1 水合物的物理性质
• 2.2.2 水合物的结构与分类
• 2.2.3 天然气水合物的生成条件
• 2.2.4 天然气水合物的形成机制[45]
• 第三章 相平衡理论及模型的选择
• 3.1 气液固三相物料平衡模型
• 3.2 气液固三相物料平衡模型数值算法
• 3.3 气液固三相相平衡热力学模型
• 3.3.1 气液相
• 3.3.2 蜡固相
• 3.3.3 水合物固相
• 3.4 程序框图
• 第四章 蜡相平衡模拟的结果分析
• 4.1 蜡相界线
• 4.1.1 二元组分体系蜡相界的研究
• 4.1.2 三元组分体系蜡相界的研究
• 4.2 压力和轻组分对相界线的影响
• 4.2.1 轻组分气体—重烃二元混合物
• 4.2.2 轻组分气体—重烃三元混合物
• 4.2.3 轻组分气体—中间组分—多元重烃混合物
• 4.2.4 多元轻组分气体-多元重烃
• 4.3 析蜡量
• 4.4 水对析蜡的影响
• 4.5 真实流体的相平衡模拟
• 4.5.1 重组分特征化
• 4.5.2 真实流体的析蜡
• 4.5.3 真实流体的析蜡量
• 4.6 本章小结
• 第五章 水合物的析出对蜡的影响
• 5.1 未考虑水合物的蜡模拟
• 5.2 水合物相平衡模拟
• 5.3 水合物的生成对析蜡的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢