[發明專利]天然氣水合物分解氣體釋放速率計算方法及其裝置

有效

• 申請號: 201510744846.0
• 申請日: 2015-11-05
• 公開（公告）號: CN105426666B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 史博會;呂曉方;宋尚飛;宮敬
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 賈磊

本發明提供了一種天然氣水合物分解氣體釋放速率計算方法及裝置，所述方法包含：根據水合物分解相關理論基礎，建立水合物漿液分解動力學模型并擬合水合物分解模型中相關參數數值；根據天然氣組分進行相態閃蒸，計算獲得天然氣相關參數；獲取天然氣水合物分解初始時天然氣水合物的物質的量及分解反應開始后的實時溫度壓力數據；根據水合物漿液分解動力學模型、水合物分解模型參數數值、天然氣相關物性參數、水合物分解初始時天然氣水合物的物質的量和分解反應開始后的實時溫度壓力數據，獲得天然氣水合物分解氣體釋放速率。本發明主要應用于天然氣水合物礦藏開發、流動保障天然氣水合物凍堵的移除、天然氣水合物儲運技術及水合物分離等方向。

技術領域

本發明涉及流體計算領域，尤指一種計算天然氣水合物分解氣體釋放速率的計算方法及其裝置，可實現天然氣水合物氣體釋放速率的預測，主要應用于天然氣水合物礦藏開發與流動保障、天然氣水合物凍堵的移除、天然氣水合物儲運技術及水合物分離等方向。

背景技術

隨著石油工業的發展，鉆井、采油以及油氣輸送等領域向深海延伸。在海洋石油工業中，油氣從海底開采出來后，由井口經管道輸送到FPSO、海上平臺或陸地進行后處理。海底管道尤其是海底集輸管道，輸送的介質大多未經分離處理，通常為油氣水多相混輸管道。海底管道運行壓力較高，運行溫度較低，管道中較易形成水合物。水合物在深海井筒和管道中生成、分解，從而具有阻礙流動的趨勢。在水合物生成較為嚴重的情況下，流量會大幅度降低，甚至停產。此外，水合物的形成和分解，會影響位于海底的閥門及相關設備的安全運行。

在鉆井、采油和油氣輸送過程中，天然氣水合物的形成和分解對井筒、海底管道和海底設備等造成的影響及其對技術和成本的要求越來越受到重視。由于目前傳統的水合物抑制技術在深海開發中具有明顯的技術局限性和高額的成本花費，水合物漿液輸送技術逐漸被石油工業和國內外研究人員所關注。在多相輸送的油氣混輸體系中，水合物會隨著管道內壓力和溫度的變化而形成或分解。要準確的預測管道內的水合物存有量，不僅需要計算出水合物的形成速率，還需要掌握水合物分解速率的預測方法。目前，國內外針對多相混輸體系中水合物分解機理的研究較少，現有的一些分解研究多是針對多孔介質或是反應釜中水合物的分解，而針對流動狀態下多相混輸體系中的水合物分解研究少之又少。

發明內容

本發明目的在于提供一種用于計算天然氣水合物分解過程中氣體釋放速率的技術，即在對多相混輸體系下高壓實驗環道中水合物的分解機理研究的基礎上，結合實驗數據建立天然氣水合物分解動力學模型，從而計算出天然氣水合物氣體釋放速率。

為達上述目的，本發明具體提供一種天然氣水合物分解氣體釋放速率計算方法，所述方法包含：根據水合物分解的相關理論基礎，建立水合物漿液分解動力學模型并擬合水合物分解模型中相關參數數值；根據天然氣組分進行相態閃蒸，計算獲得天然氣相關參數；獲取天然氣水合物分解初始時天然氣水合物的物質的量及分解反應開始后的實時溫度壓力數據；根據所述水合物漿液分解動力學模型、所述模型中相關參數數值、所述天然氣相關參數、所述水合物分解初始時天然氣水合物的物質的量和所述分解反應開始后的實時溫度壓力數據，獲得天然氣水合物分解氣體釋放速率。

在上述天然氣水合物分解氣體釋放速率計算方法中，優選的，所述根據水合物分解的相關理論基礎，建立水合物漿液分解動力學模型包含：根據水合物分解的本征動力學及傳熱因素、傳質因素對水合物分解速率的影響，建立包含本征、傳熱、傳質以及聚并特性的水合物漿液分解動力學模型。

在上述天然氣水合物分解氣體釋放速率計算方法中，優選的，所述根據水合物分解的相關理論基礎，擬合水合物分解模型中相關參數數值包含：利用高壓環道實驗數據擬合本征分解反應的反應常數、傳遞系數以及活化能等相應參數數值。在上述天然氣水合物分解氣體釋放速率計算方法中，優選的，所述根據天然氣組分進行相態閃蒸包含：根據天然氣的氣質組分，并基于熱力學相平衡理論進行相態閃蒸。