[發明專利]一種用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的裝置和方法

有效

• 申請號: 201010612906.0
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102169112A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 唐翠萍;梁德青
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: G01N31/00
• 分類號: G01N31/00;C10L3/10
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智;莫瑤江

技術領域

本發明涉及一種用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的裝置和方法。

背景技術

各種低沸點的烴如甲烷、乙烷、丙烷和二氧化碳、硫化氫等存在于天然氣和其他石油流體中，同時水也以不同的量與這些石油流體組分混合。在低溫高壓下，當這樣的石油流體成分或其他水合物形成物與水混合時，可以形成氣體水合物，這種氣體水合物是水和輕烴等小分子氣體形成的籠形晶體。在開采和輸送天然氣和其他石油流體過程中這些籠形水合物可能堵塞管路，給石油和天然氣的開采或輸送帶來困難。例如在約1MPa的壓力下，乙烷在低于4℃的溫度下可形成水合物，在3MPa的壓力下乙烷在低于14℃的溫度下可形成水合物。而這些溫度和壓力對于生產和輸送天然氣和其他石油流體的許多操作環境而言并非不常用。

傳統使用甲醇、乙二醇等熱力學抑制劑是通過改變水合物生成的熱力學條件來避免和防止水合物生成。但是，此類抑制劑具有濃度高(10～60wt％)、耗量大、成本高和毒性強污染環境等缺點，已經不能滿足諸如海上油氣開采作業等要求。目前主要采用低劑量抑制劑來替代傳統抑制劑的使用。

關于低劑量抑制劑性能研究，目前國內外主要采用高壓反應釜。高壓反應裝置一般是模擬實際氣田操作的溫度和壓力，以與實際氣田組成相同或相近的氣體在一個小型反應釜內進行水合物的生成實驗，以攪拌代替實際流體的流動狀態，通過水合物反應放熱、降壓等現象指示水合物的形成。但是，現有的模擬裝置難以模擬實際操作的復雜條件，導致對低劑量抑制劑的評價不夠準確。

因此，現有技術有待于完善和發展。

發明內容

本發明所要解決的問題在于提供一種用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的裝置和方法，以準確的評價低劑量抑制劑，使其實驗室作用效果和實際油田使用效果大致符合。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的裝置，包括：

供氣系統，控制天然氣達到一定壓力和濕度后通入循環回路系統；

循環回路系統，使天然氣在管道中循環，模擬天然氣水合物在管道中的生成；

抑制劑添加系統，用于向循環回路系統注入低劑量抑制劑；

測量和數據采集系統，測量和采集實驗過程中的數據；

冷卻系統，用于降低循環回路系統的溫度。

所述的用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的裝置，所述供氣系統包括氣源、加濕裝置和增壓裝置。

所述的用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的裝置，所述循環回路系統包括磁力循環泵和環形管道和氣液分離裝置。

所述的用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的裝置，所述循環回路系統進一步包括用于排除多余液體的氣液分離裝置。

所述的用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的裝置，所述環形管道的低洼處和水平處分別設有透明視窗。

所述的用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的裝置，所述測量和數據采集系統測量和采集系統中的溫度、壓力、流量流速以及濕度數據。

所述的用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的裝置，整個裝置最大承受壓力為15MPa。

所述的用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的裝置，所述環形管道長度為20米。

一種用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的方法，采用所述的用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的裝置，并包含以下步驟：

a、將低劑量抑制劑置于抑制劑添加系統中；

b、用天然氣吹掃整個工藝管線和裝置；

c、通過供氣系統將天然氣進行加濕、加壓后通入循環回路系統中；

d、開啟冷卻系統，緩慢降溫；

e、通過天然氣的濕度和體系含水量計算低劑量抑制劑的注入速率，向循環回路系統中流動的天然氣注入低劑量抑制劑；

f、通過測量和數據采集系統判斷體系水合物生成情況以及生成誘導期，從而確定低劑量抑制劑的效果。

所述的用于天然氣水合物低劑量抑制劑研究的方法，所述步驟a中，將低劑量抑制劑配置成濃度范圍在0.01％-5％之間的濃度。

采用上述方案，本發明的裝置和方法可以模擬水平管道、地形低凹管段、停輸以及停輸后再啟動等不同工況下的水合物流動情況，盡可能近似于實際油田中的高壓、低溫復雜情況，用于天然水合物的低劑量抑制劑的研究，可以提供準確的評價，使其實驗室作用效果和使用效果大致符合。通過在循環回路的環形管道中設置透明視窗，可以直接對水合物的形成過程進行觀測，提供更直觀的研究效果。

附圖說明

圖1是本發明裝置的一種實施方式的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的較佳實施例作進一步詳細說明。