本發(fā)明提供了一種天然氣水合物分解氣體釋放速率計(jì)算方法及裝置，所述方法包含：根據(jù)水合物分解相關(guān)理論基礎(chǔ)，建立水合物漿液分解動(dòng)力學(xué)模型并擬合水合物分解模型中相關(guān)參數(shù)數(shù)值；根據(jù)天然氣組分進(jìn)行相態(tài)閃蒸，計(jì)算獲得天然氣相關(guān)參數(shù)；獲取天然氣水合物分解初始時(shí)天然氣水合物的物質(zhì)的量及分解反應(yīng)開(kāi)始后的實(shí)時(shí)溫度壓力數(shù)據(jù)；根據(jù)水合物漿液分解動(dòng)力學(xué)模型、水合物分解模型參數(shù)數(shù)值、天然氣相關(guān)物性參數(shù)、水合物分解初始時(shí)天然氣水合物的物質(zhì)的量和分解反應(yīng)開(kāi)始后的實(shí)時(shí)溫度壓力數(shù)據(jù)，獲得天然氣水合物分解氣體釋放速率。本發(fā)明主要應(yīng)用于天然氣水合物礦藏開(kāi)發(fā)、流動(dòng)保障天然氣水合物凍堵的移除、天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)及水合物分離等方向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流體計(jì)算領(lǐng)域，尤指一種計(jì)算天然氣水合物分解氣體釋放速率的計(jì)算方法及其裝置，可實(shí)現(xiàn)天然氣水合物氣體釋放速率的預(yù)測(cè)，主要應(yīng)用于天然氣水合物礦藏開(kāi)發(fā)與流動(dòng)保障、天然氣水合物凍堵的移除、天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)及水合物分離等方向。

背景技術(shù)

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，鉆井、采油以及油氣輸送等領(lǐng)域向深海延伸。在海洋石油工業(yè)中，油氣從海底開(kāi)采出來(lái)后，由井口經(jīng)管道輸送到FPSO、海上平臺(tái)或陸地進(jìn)行后處理。海底管道尤其是海底集輸管道，輸送的介質(zhì)大多未經(jīng)分離處理，通常為油氣水多相混輸管道。海底管道運(yùn)行壓力較高，運(yùn)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(dòng)的趨勢(shì)。在水合物生成較為嚴(yán)重的情況下，流量會(huì)大幅度降低，甚至停產(chǎn)。此外，水合物的形成和分解，會(huì)影響位于海底的閥門及相關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行。

在鉆井、采油和油氣輸送過(guò)程中，天然氣水合物的形成和分解對(duì)井筒、海底管道和海底設(shè)備等造成的影響及其對(duì)技術(shù)和成本的要求越來(lái)越受到重視。由于目前傳統(tǒng)的水合物抑制技術(shù)在深海開(kāi)發(fā)中具有明顯的技術(shù)局限性和高額的成本花費(fèi)，水合物漿液輸送技術(shù)逐漸被石油工業(yè)和國(guó)內(nèi)外研究人員所關(guān)注。在多相輸送的油氣混輸體系中，水合物會(huì)隨著管道內(nèi)壓力和溫度的變化而形成或分解。要準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)管道內(nèi)的水合物存有量，不僅需要計(jì)算出水合物的形成速率，還需要掌握水合物分解速率的預(yù)測(cè)方法。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)多相混輸體系中水合物分解機(jī)理的研究較少，現(xiàn)有的一些分解研究多是針對(duì)多孔介質(zhì)或是反應(yīng)釜中水合物的分解，而針對(duì)流動(dòng)狀態(tài)下多相混輸體系中的水合物分解研究少之又少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種用于計(jì)算天然氣水合物分解過(guò)程中氣體釋放速率的技術(shù)，即在對(duì)多相混輸體系下高壓實(shí)驗(yàn)環(huán)道中水合物的分解機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立天然氣水合物分解動(dòng)力學(xué)模型，從而計(jì)算出天然氣水合物氣體釋放速率。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明具體提供一種天然氣水合物分解氣體釋放速率計(jì)算方法，所述方法包含：根據(jù)水合物分解的相關(guān)理論基礎(chǔ)，建立水合物漿液分解動(dòng)力學(xué)模型并擬合水合物分解模型中相關(guān)參數(shù)數(shù)值；根據(jù)天然氣組分進(jìn)行相態(tài)閃蒸，計(jì)算獲得天然氣相關(guān)參數(shù)；獲取天然氣水合物分解初始時(shí)天然氣水合物的物質(zhì)的量及分解反應(yīng)開(kāi)始后的實(shí)時(shí)溫度壓力數(shù)據(jù)；根據(jù)所述水合物漿液分解動(dòng)力學(xué)模型、所述模型中相關(guān)參數(shù)數(shù)值、所述天然氣相關(guān)參數(shù)、所述水合物分解初始時(shí)天然氣水合物的物質(zhì)的量和所述分解反應(yīng)開(kāi)始后的實(shí)時(shí)溫度壓力數(shù)據(jù)，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(jì)算方法中，優(yōu)選的，所述根據(jù)水合物分解的相關(guān)理論基礎(chǔ)，建立水合物漿液分解動(dòng)力學(xué)模型包含：根據(jù)水合物分解的本征動(dòng)力學(xué)及傳熱因素、傳質(zhì)因素對(duì)水合物分解速率的影響，建立包含本征、傳熱、傳質(zhì)以及聚并特性的水合物漿液分解動(dòng)力學(xué)模型。

在上述天然氣水合物分解氣體釋放速率計(jì)算方法中，優(yōu)選的，所述根據(jù)水合物分解的相關(guān)理論基礎(chǔ)，擬合水合物分解模型中相關(guān)參數(shù)數(shù)值包含：利用高壓環(huán)道實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合本征分解反應(yīng)的反應(yīng)常數(shù)、傳遞系數(shù)以及活化能等相應(yīng)參數(shù)數(shù)值。在上述天然氣水合物分解氣體釋放速率計(jì)算方法中，優(yōu)選的，所述根據(jù)天然氣組分進(jìn)行相態(tài)閃蒸包含：根據(jù)天然氣的氣質(zhì)組分，并基于熱力學(xué)相平衡理論進(jìn)行相態(tài)閃蒸。