[發(fā)明專利]一種天然氣水合物抑制劑甲醇注入量計(jì)算程序

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410356175.6
• 申請(qǐng)日: 2014-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN105302713A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜超;趙建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杜超;趙建
• 主分類號(hào): G06F11/36
• 分類號(hào): G06F11/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種計(jì)算軟件，尤其是一種天然氣水合物抑制劑甲醇注入量的計(jì)算程序。

背景技術(shù)

目前，通過注入抑制劑來防止天然氣水合物的生成已經(jīng)成為了各大油氣田所采用的重要方法之一，其中甲醇的應(yīng)用最為廣泛，甲醇注入量通常采用Hammerschmidt來計(jì)算，國(guó)內(nèi)也有學(xué)者在Hammerschmidt公式的基礎(chǔ)之上提出了比較完善的甲醇注入量計(jì)算方法。但是，該計(jì)算方法在實(shí)際應(yīng)用過程中需要較為復(fù)雜的計(jì)算步驟，尤其是計(jì)算過程中的甲醇?xì)庖浩胶獬?shù)和天然氣飽和含水量需要通過查圖版的方式獲得，更是降低了計(jì)算效率，增大了人為誤差。因此，我們也在Hammerschmidt公式的基礎(chǔ)上，通過對(duì)甲醇?xì)庖浩胶獬?shù)圖版和天然氣飽和含水量圖版進(jìn)行了公式化處理，將圖版轉(zhuǎn)化為可編程的數(shù)學(xué)公式，同時(shí)開發(fā)了甲醇注入量的計(jì)算程序，簡(jiǎn)化了甲醇注入量計(jì)算過程中繁瑣的人工計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的甲醇注入量計(jì)算方法較為繁瑣以及不能應(yīng)用于計(jì)算機(jī)編程的缺點(diǎn)，本發(fā)明對(duì)甲醇?xì)庖浩胶獬?shù)圖版和天然氣飽和含水量圖版進(jìn)行了公式化處理，而且提供一種通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)提高計(jì)算速度的甲醇注入量計(jì)算方法以及計(jì)算機(jī)程序。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

天然氣水合物是在一定條件下由水和天然氣組成的類冰的籠形結(jié)晶化合物。水合物技術(shù)在氣體儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景，但是在油氣設(shè)備、管道中形成的水合物會(huì)引起堵塞，影響油氣田的正常生產(chǎn)作業(yè)。因此，在天然氣開采和管道輸送過程中往往需要添加一定量的水合物抑制劑，其中應(yīng)用最多的水合物抑制劑就是甲醇。甲醇的注入量會(huì)影響到油氣田的運(yùn)行成本，因此需要準(zhǔn)確的計(jì)算。甲醇注入系統(tǒng)的總量，包括液相用量和氣相蒸發(fā)量，具體計(jì)算過程可參考文獻(xiàn)《天然氣水合物抑制劑甲醇注入量的計(jì)算》，下面僅介紹甲醇?xì)庖浩胶獬?shù)圖版和天然氣飽和含水量圖版的公式化方法以及計(jì)算機(jī)程序。

一、甲醇?xì)庖浩胶獬?shù)圖版的公式化

在進(jìn)行注入甲醇的過程當(dāng)中，由于甲醇沸點(diǎn)較低，故其蒸發(fā)量很大。甲醇在氣相中的蒸發(fā)損失量可以根據(jù)氣液平衡常數(shù)進(jìn)行估算。所謂的甲醇?xì)庖浩胶獬?shù)α指的是甲醇在氣相中的質(zhì)量濃度(g/m³)與甲醇在水溶液中的質(zhì)量濃度的比值，工程上通常使用甲醇?xì)庖浩胶獬?shù)圖版(見圖1)得到一定壓力和溫度條件下的平衡常數(shù)。圖版法雖然較為簡(jiǎn)潔，但其不足之處在于不能應(yīng)用到計(jì)算機(jī)程序當(dāng)中。因此，我們對(duì)甲醇?xì)庖浩胶獬?shù)圖版進(jìn)行了數(shù)學(xué)上的處理，把平衡常數(shù)α以α＝f(p，t)的形式表達(dá)出來。

1曲線的數(shù)學(xué)處理

1.1圖版曲線的離散化

所謂的對(duì)曲線進(jìn)行離散化，就是把連續(xù)的曲線轉(zhuǎn)換成一系列離散的點(diǎn)，并把各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)記錄下來，以作備用。

1.2圖版曲線的擬合

在獲得了曲線上的離散點(diǎn)的數(shù)據(jù)之后，就可以對(duì)曲線進(jìn)行公式化處理-擬合，以便于程序的編寫。

由于原圖版中的縱坐標(biāo)為對(duì)數(shù)坐標(biāo)，不便于觀察。因此，利用上一步中的數(shù)據(jù)點(diǎn)重新進(jìn)行繪圖。以0℃的曲線為例，將壓力調(diào)整為橫坐標(biāo)，將平衡常數(shù)α調(diào)整為縱坐標(biāo)(見圖2)。

觀察曲線形狀，我們選取幾種常見的函數(shù)對(duì)曲線進(jìn)行擬合，分別是指數(shù)函數(shù)，多項(xiàng)式函數(shù)和冪函數(shù)，函數(shù)方程分別為：f₁(p)＝ae^b·p+ce^d·p，f₂(p)＝ae^b·p，f₃(p)＝ap³+bp²+cp+d，f₄(p)＝ap^b+c。擬合結(jié)果見下表1：

表10℃曲線的擬合結(jié)果對(duì)比

通過以上擬合結(jié)果可得，對(duì)于0℃的平衡常數(shù)曲線而言，f₄(p)＝ap^b+c的擬合效果是最好的，其相關(guān)系數(shù)R²達(dá)到了0.9999。

利用同樣的方法，對(duì)其他溫度下的曲線進(jìn)行擬合，通過對(duì)比相關(guān)系數(shù)R²的方法確定最優(yōu)擬合函數(shù)(見表2)。

表2所有溫度下的曲線擬合結(jié)果對(duì)比

綜合對(duì)比表2中擬合函數(shù)的相關(guān)系數(shù)，f₄(p)＝ap^b+c的擬合效果最佳，而且該函數(shù)形式簡(jiǎn)單，便于程序的編寫。表3列出的是擬合函數(shù)f(p)＝ap^b+c的詳細(xì)結(jié)果：

表3最終擬合結(jié)果

2程序框圖(見圖3)