井筒中天然气水合物生成条件预测及应用
天然气水合物的开采技术研究与应用
天然气水合物的开采技术研究与应用近年来，随着能源需求的大幅增加和传统能源消耗的不断削减，人们对新型能源的研究和开发越来越重视。
天然气水合物，作为一种新型能源，具有丰富的储量、高能量密度和环保等优势，备受瞩目。
本文将介绍天然气水合物的基本概念、开采技术和应用现状，并对未来的发展前景进行展望。
1. 天然气水合物的基本概念天然气水合物是由天然气分子和水分子组成的化合物。
它通常存在于海底深度较大的地层或堆积体中，是一种非常稳定的天然气储量。
据估计，全球天然气水合物储量约为3000万亿立方米，约占全球天然气储量的3倍。
因此，开采天然气水合物具有重要的战略意义。
2. 天然气水合物的开采技术天然气水合物的开采技术较为复杂，需要结合海洋工程、地质学、化学等学科知识。
目前，国内外主要采用以下几种开采技术：（1）冷热交替法：即利用水合物物性的特殊性质，在高压下降温使水合物分解，然后升温再次封闭水合物。
（2）化学促进法：即利用化学剂来改变水合物结构，使分解温度降低，以此降低开采成本。
（3）减压法：即利用将地下水减压的方式，导致水合物分解而释放出天然气。
3. 天然气水合物的应用现状天然气水合物的应用十分广泛，主要应用于城市燃气、工业加热、发电等方面。
同时，它还可以作为一种清洁能源，用于汽车和船舶等交通工具。
目前，日本、韩国、美国等国家已经开始了天然气水合物的开采和应用，并取得了一定的成果。
4. 天然气水合物的未来发展前景随着全球能源需求的不断增加，天然气作为一种清洁能源的地位日益突出。
而天然气水合物，作为一种新型的天然气资源，其储量极为丰富、环保、安全等特点也越来越受到人们的关注。
未来，随着技术的不断进步和投入的加大，天然气水合物的应用将更加广泛，成为世界能源格局中的一支重要力量。
总之，天然气水合物作为一种新型的清洁能源，具有广阔的发展前景。
虽然目前其开采和应用仍处于初级阶段，但相信随着相关技术和政策的不断推进，天然气水合物将成为未来世界能源体系中的一支不可忽视的重要力量。
天然气水合物预测方法与防治
天然气水合物，又称水合物，是天然气中的某些成分和游离状态的水发生反应，而生成外观似冰雪状的笼形化合物，其密度要比水低。
如果在油井的开采中有水合物的出现，就非常容易造成管路的堵塞，不仅会影响生产的效率，甚至有引发安全事故的可能，因此我们必须加强对水合物的防治工作。
天然气水合物产生要满足一定的条件：天然气的温度低于水的露点，存在游离态的水，天然气的内部压力也会提高水合物的生成温度，一些次要因素对水合物生成的影响也不可忽略，如气体流向突变产生搅动、气体压力波动、水合物晶种的存在等。
1 水合物的预测方法天然气的压力、温度和组分决直接决定了在油井生产中是否会存在天然气水合物，目前在水合物的预测领域经常采用的方法有：经验公式法、图解法、统计热力学模型法等。
经验公式法是20世纪60年代，由著名科学家波诺马列夫通过大量实验得到数据，并经过科学的整理归纳，所得出的相对密度的天然气生成水合物温压方程。
我们在应用使，只需将相关数据带入到方程中，就可以判断出是否达到了水合物的产生条件。
图解法是指通过查密度曲线预测水合物生成条件的方法。
在天然气密度已经确定的情况下，通过对现场温度情况的获取，就可以知道出现天然气水合物的最低压力，在已知压力的情况下，也可以查出出现水合物的最高温度，如果在查图时发现天然气的密度在两条曲线之间，就可以利用插补法算出水合物的压力或者压力，该方法的应用较为方便，对相关人员的要求也较低。
经过相关专家的不断努力，在20世纪提出了预测水合物生成条件的热力学模型。
统计热力学模型法是将相态的宏观平衡和分子间的微观作用相结合，引入数学函数描述方法来描述水合物的生成条件，运用现代计算机软件来模拟计算出天然气水合物生成的温压条件。
2 天然气水合物的防治方法想要对天然气水合物进行有效的防治，就必须从提高天然气温度、降低天然气压力、加入水合物抑制剂入手。
加热法是指通过加热来提高井筒的压力或者管线中介质的温度，来提高水合物的生成温度。
天然气水合物形成条件预测及防止技术_续_
第2期
·设计与研究·
11
们长期以来研究了抑制剂浓度与水合物生成温度降的
关系 ,下面介绍主要的关系式 : Hammerschmidt 法
( 18 )
x oj = exp ( A oj + B oj/ T)
( 19 )
式中 f j ———j 组分在气体相中的逸度 ;
V j ———j 组分在水中的偏摩尔体积 (对乙烯取
60 ,其他组分均取 32) ;
A 0 j 、B 0 j ———j 组分的常数 ,见表 5 。
富水相中水的摩尔分数计算如下 :
N2
CO2
H2S
Ⅰ 017228 Ⅱ 012207
3187 3453
Ⅰ
010
010
Ⅱ
010010Ⅱ来自010010Ⅱ
010
010
Ⅱ
010
010
Ⅰ 11617 Ⅱ 011742
2905 3082
Ⅰ 012474 Ⅱ 010845
3410 3615
Ⅰ 010250 Ⅱ 010298
4568 4878
23135
如干线输气管道中天然气的最低温度接近于零 度 ,在此 温 度 下 , 生 成 水 合 物 的 平 衡 压 力 约 为 1 ～ 115MPa 。而一般的输气压力大于 5MPa, 因此 ,用降 压来防止干线输气管道中天然气生成水合物并不是一 种有效的方法 。 313 干燥
防止天然气在输气管道中生成水合物的根本办法 就是干燥天然气 ,脱去其中水份 ,降低其露点 。 314 添加抑制剂 31411 抑制剂浓度与水合物生成温度降的关系 人
天然气水合物的合成与应用
天然气水合物的合成与应用天然气水合物是一种在高压和低温条件下形成的物质，是天然气和水在一定的比例下形成的。
它是地球上最丰富的可再生能源之一，具有丰富的能源储量和广泛的应用前景。
一、天然气水合物的合成天然气水合物的形成与条件密切相关，需要特定的温度和压力下才能形成。
它由氢键和茂分子间的力量相互作用而形成。
这种相互作用在水合物结晶中起着决定性的作用，从而使其形成和稳定。
天然气水合物中主要是甲烷，但也含有少量的乙烷、丙烷、丁烷等轻烃类成分。
天然气水合物的形成温度一般在0℃以下，压力高达几百倍于大气压力，因此常存在于深海底层或泥盆地等地质环境。
二、天然气水合物的应用天然气水合物作为一种天然、可持续的能源资源，被广泛研究和应用。
其应用领域主要包括以下三个方面：1. 能源领域天然气水合物是一种重要的清洁能源资源，其能量储量可与煤、石油相媲美，是一种非常有价值的能源来源。
未来随着科技进步，天然气水合物将成为人类重要的能源供应方式之一。
2. 化工领域天然气水合物还可以被用作化学原料，制备合成氨、合成甲醇等。
同时，天然气水合物还可以作为硫化氢的吸附剂，对于减少氢气硫化的排放，具有十分重要的意义。
3. 地质领域天然气水合物可以被用作地球科学研究的重要对象。
它可以为研究地质气的来源和形成规律提供重要的线索，同时对于开采用于固态氢能和热能存储等研究也有很大的意义。
三、天然气水合物的优点与传统的煤炭和石油等能源资源相比，天然气水合物有着很多的优点。
1. 能源储量大天然气水合物是一种可再生的能源，其含气量约为煤和石油的10倍以上。
未来一旦开始了天然气水合物的开采和利用，将为人类带来巨大的能源資源。
2. 环保清洁相比于传统燃料，天然气水合物的燃烧过程中产生的污染物极低，因而不会产生环境污染。
同时，天然气水合物的生产和运输过程中，也大大减少了污染物的排放。
3. 应用广泛天然气水合物可以广泛应用于能源、化工、地质等领域，因此其潜在的应用前景非常广阔。
天然气水合物井筒多相流流动规律及流固耦合振动行为研究
天然气水合物井筒多相流流动规律及流固耦合振动行为研究天然气水合物，顾名思义就是“水和气”组成的东西。
它就像是个特别的冰块，把天然气“困”在水晶般的冰壳里面，完全不像你平常在家里看到的冰块。
听起来是不是很神奇？天然气水合物是能源领域一个超级热门的话题，咱们大伙儿也没少听说过。
很多专家、工程师一谈到它，眼睛里都冒出光来，毕竟，它可是个能让咱们的能源需求更有保障的“大宝贝”。
不过，说到天然气水合物的开发，事情可没这么简单。
你以为在水下找到一个大“气泡”就能一把捞起，那可真是小看了这个“气泡”的能耐了。
想象一下，这东西得通过井筒往上抽出来，还得保证过程中不出岔子。
井筒里究竟会发生什么情况，咱们这就来细说一番。
井筒里的流动，听起来不复杂，实际上可是大有文章。
这里头涉及到的可不是单纯的气流、液体流，而是多相流，也就是说，不同的物质在一个狭小的空间里相互交织、互相影响。
这就像咱们平时做菜一样，锅里往往会放很多种材料，每种材料都要配合得当，才能做出美味。
天然气水合物井筒里也有类似的情形，天然气、液态水、冰和其他物质，都在同一个系统中相互作用，流动的规律复杂得让人头疼。
更糟的是，气泡、液体、固体这三者一旦在井筒里碰撞，可能就会发生奇怪的现象。
这种现象，简直就像你在水池里往水面上丢石子，水波荡漾，完全无法预测。
井筒里这些多相流的规律，得花不少功夫来研究和摸索，毕竟它们直接影响着天然气水合物的开采效率和安全性。
说到井筒，咱不能只顾着看流动规律，井筒的结构本身也是个大问题。
井筒不是什么普通的管道，它可是得承受住水合物开采过程中产生的巨大压力。
咱知道天然气水合物大多是在海底或者极寒地区开采，环境可想而知有多恶劣。
井筒在这样恶劣的条件下，一旦受到外界的压力，就可能发生形变，甚至被压断。
这时候就得考虑流固耦合的振动问题了。
咱们平时在走路时也会发出震动，想象一下，如果脚底下有一块巨石，你踩上去肯定会感觉到震动，井筒受到的振动也差不多，尤其是在开采天然气水合物时，震动会被放大，甚至可能引发井壁破裂。
天然气水合物的形成机理及防治措施
天然气水合物的形成机理及防治措施X刘 佳,苏花卫(中原油田分公司,河南濮阳 457061) 摘 要:天然气水合物是在天然气开采加工和运输过程中,在一定温度和压力下,天然气与液态水形成的冰雪状结晶体。
在天然气开采加工和运输过程中,会堵塞井筒管线阀门和设备,从而影响天然气的开采、集输和设备的正常运转。
本文通过分析天然气水合物的形成条件,得出了几条具有实际意义的水合物防治措施,对天然气的安全生产具有一定的现实意义。
关键词:天然气水合物;形成条件;防治措施 中图分类号:T E868 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)13—0049—02 天然气水合物是在天然气开采加工和运输过程中,在一定温度和压力下,天然气与液态水形成的结晶体,外观形似松散的冰或致密的雪,它的相对密度为(0.8～0.9)[1];天然气水合物是一种笼形晶状包络物,即水分子借氢键结合成晶格,而气体分子则在分子力作用下被包围在晶格笼形孔室中;天然气水合物极不稳定,一旦条件破坏,即迅速分解为气和水。
在天然气开采加工和运输过程中,在管道中形成的水合物能堵塞井筒管线阀门和设备,从而影响天然气的开采、集输和设备的正常运转。
只要条件满足,天然气水合物可以在管道井筒以及地层多孔介质孔隙中形成,这对油气生产和输送危害很大。
1 天然气水合物形成的条件1.1 水分生成水合物的首要条件是具有充足的水分[2],即管道内气体的水蒸气分压要大于气体-水合物中的水蒸气分压。
若气体中的水蒸气分压低于水合物中的水蒸气分压,则不能形成水合物,即使已经形成也会融化消失。
1.2 烃类及杂物研究表明,烃类物质并不是全部都可以形成水合物,直链烷烃中只有CH 4、C 2H 6、C 3H 8能形成水合物[3],支链烷烃中只有异丁烷能形成水合物。
此外,天然气中的杂质组分H 2S 、CO 2、N 2和O 2等也可促使水合物的生成。
通常,天然气组分中C 2以上烃类含量不高,它们主要形成I 形水合物。
气井井筒内天然气水合物形成预测及预防措施研究
２ 水 合 物 预测 方 法 选 择
目前 ，确 定天 然气水 合物 生成条 件 （ 温 度和压 力 ）的方法 可归 纳为相 平衡计 算法 、图版法 、波诺 马
列 夫方法 和统 计热 力学法 ］ 。前 ３种 方法 比较 简便 实 用 ，但 其 误差 可 达 ２ Ｏ ；统 计 热 力学 方 法是 根 据 系统理论 ，将 天然 气水合 物宏 观相态 行为与 其分 子间 的相互作 用联 系起来 ，引入 配分 函数来描 述气 体水
［ 收稿 日期 ］ ２ ０ １ ３— ０ ３ —１ ２ ［ 作者 简介 ］ 张 锟 （ １ ９ ８ ６ 一 ） ，男 ，硕 士 生 ，现 主 要 从 事 采 油 工程 方 面 的 研 究 工作 。
第１ Ｏ卷 第 ２ Ｏ期
张 锟 等 ：气 井 井 筒 内天 然 气 水 合 物 形 成 预 测 及预 防措 施 研 究
关 ，以 Ｘ Ｘ 区块气 藏 的 Ｍ４井 天然气 组分 为例 （ 如表 １所 示 ） ，在 地层 压力 为 ３ ３ ＭＰ ａ ，井 底 温 度 为 １ ２ ０ ℃ 的情 况 下 进 行 闪蒸 计 算 （ 使用 Ｐ ｉ ｐ ｅ ｓ ｉ ｍ 软件 ） ，计 算结 果如 图 １所示 。 天然 气水 合 物形成 的基本 条 件 中 ，低 温 条件 比高 压 条 件更 具 控制 作用 。利 用 天然气 水合 温度 一 压力平 衡 图可 以得 出 ：① 当正 常 生产 的温 度 和压力 曲线 与水 合物 的温 度一 压 力平衡 相 图相交 时 ，这 时候 会形 成水 合 物 ；当生 产 的 温度 、压 力 曲线 与水 合 物 的 平 衡相
气井带压作业中水合物的形成及预防
气井带压作业中水合物的形成及预防摘要：气井带压技术采用的是不压井的作业方式，是应用相应的带压设备在气井或是符合气井带压环境条件下进行的井下作业，但在实际的作业过程中，由于天然气水合物的形成，会严重影响整个作业的进程，尤其是在特定条件下，因天然气水合物造成风险明显增加，不仅给作业带来了一定的阻碍和困境，也严重威胁了作业人员的人身安全。
因此为降低在实际作业中天然气水合物带来的风险，本文从天然气水合物的概况和形成原因为基础出发，分析天然气水合物在气压带井作业中形成的位置和影响，并提出相应的预防措施。
关键词：气井带压作业；水合物；形成原因；预防措施前言：在进行油气资源开采的过程中，对于以往在修井作业，修井液会直接进入地层的油气藏中，不仅影响了对油气资源开采的效率，还会相应的增加工作量，提高油气资源的勘探成本，甚至会对井下的环境造成一定的污染，这样的井下作业已经不适合如今的开采工作。
近年来为提高油气资源的开采效率，满足我国对油气等能源的需求，大多数能源企业在开采油气能源的过程中引进带压作业工艺技术，在应用的过程中具有明显的效果，但气井带压工艺技术在实际的作业中也具有一定的难点问题需要解决，尤其是天然气水合物形成后带来的风险，逐渐引起了人们的重视，为保证油气开采过程中井下作业的安全性和可靠性，有效的降低天然气水合物形成后带来的高风险作业，就必须要但针对气压带井作业中天然气水合物的形成进行具体的分析，并研究和应用有效的预防措施。
1天然气水合物的概念和形成条件1.1天然气水合物概念简介天然气水合物也被成为可燃冰，是天然气和水在一定温度和压力环境条件下形成的类冰状结晶物质，整体外观像冰，遇明火可引燃，因此也被被成为“气冰”或“固体瓦斯”。
天然气水合物在燃烧后会产生少量的二氧化碳和水，相比其他常见的能源污染较少，而且储量大，主要分布在海洋或陆地的冻土层中，在全球范围内的分布广泛。
1.2天然气水合物的形成条件天然气水合物的形成条件可分为四个方面，第一，生成天然气水合物的必要条件就是必须在具有充足水分的条件下，即气体中的水蒸气分压必须大于水合物的水蒸气分压；第二，一些烃类和杂质可以促使水合物的生成，比如直链烷烃中CH4、C2H6、C3H8等，其密度越高，就越容易形成水合物；第三，低温和高压的环境下有利于水合物的形成；第四，当输送流速高于3m/s以上的情况下，容易形成水合物[1]。
天然气水合物开采技术的研究与应用
天然气水合物开采技术的研究与应用随着能源需求的不断增加，天然气水合物被视为未来能源的重要替代品。
天然气水合物是一种在海洋底部或深层地质中形成的固态物质，它的燃烧产生的二氧化碳和氮氧化物等有害气体的排放量远远低于化石燃料。
因此，天然气水合物的开采技术的研究和应用对于人类的可持续发展至关重要。
目前，天然气水合物的开采技术尚处于发展阶段，主要有三种方法：单向井提取法、水下采矿法和钻孔静压裂解离法。
其中，单向井提取法是一种在海洋底部采集天然气水合物的方法。
这种方法的原理是通过在海底钻取单向钻孔，将水合物开采至井口，利用压缩机将其气体化。
水下采矿法则是利用深海的机械臂挖掘水合物层，再利用劣质的油气作为燃料抽取天然气水合物。
而钻孔静压裂解离法是通过钻孔将水合物层压缩，使其失去稳定性后获得天然气。
它们各有优势和适用范围。
单向井提取法具有采集速度快、成本低、效率高的特点，适用于海域浅、水合物含量高的地区。
WaterBock 则是一家专注于海洋技术研发的公司，该公司提出的水下采矿法在对比单向井提取法的情况下颇具优势。
这种方法适用于水深1000~2000米的深海沉积。
而钻孔静压裂解离法则更适用于水深3000米以上的深水领域。
开采天然气水合物有其独有的挑战，如水合物的形成和稳定性等问题。
水合物的形成在海洋底部是相对困难的。
因为这需要特定的温度和压力条件。
而水合物的稳定性问题则是在开采过程中极为重要的。
因为更改温度或压力可能会破坏水合物结构，导致气体的离析和海洋底部地质的坍塌。
解决这些挑战的关键在于对现有技术的改进和创新。
如伦敦大学国王学院的专家们通过实验室实施水合物结构的研究和模拟，希望找到在开采过程中避免气体离析的解决方案。
此外，另一个关键问题是保持可持续开采。
天然气水合物是有限资源，每年国际能源机构的数据显示仅有不到3000亿立方米的储量，如过度开采将会耗费该能源的资源。
不过，切实可行的开采方案可以确保水合物资源的可持续开采。
天然气水合物开采技术及其应用前景
天然气水合物开采技术及其应用前景天然气水合物是一种被誉为“蓝色燃料”的烃类天然气储量，是一种又稳定又高效的能源资源。
近年来，由于其高能量密度和环保优势，天然气水合物的开采技术方面进展迅速，同时也为环境保护和可持续发展提供了更多的可能性。
一、天然气水合物的含义及特点天然气水合物是天然气在一定温度和压力下，通过水分子形成的固态结构。
天然气水合物的化学组成类似于天然气，一般以甲烷为主要成分，同时含有少量乙烷、丙烷、丁烷等气体。
天然气水合物的结构类似于冰，但其分子网格中交替排列的水分子中间夹杂着天然气分子，可以被点燃用于供热、发电等用途。
天然气水合物的含量很高，而且分布范围广，是一项战略性的新能源资源。
沉积物中的水合物储量可能是世界石油的两倍，种类多样，主要有质量型水合物和量型水合物。
其中质量型水合物多见于大陆架海域，以甲烷的百分比为主。
而量型水合物则多见于深海海底，成分涵盖了甲烷等各种烃类气体。
二、天然气水合物的开采技术天然气水合物的开采是一个复杂的过程，需要结合地质学、物理学、化学等多学科知识。
常用的开采方式包括热解压、水合物完全燃烧、力学剥离等多种方法。
热解压是目前应用最广泛的开采方法之一，其原理是利用热能和压力破坏水合物晶格结构，从中提取烃类天然气。
该方法常用的技术是常规目视计时法、声学测试法、俯冲光纤模拟反射法等。
另外，水合物完全燃烧和力学剥离也是天然气水合物开采的两种方法。
水合物完全燃烧的原理是通过外部火源点燃水合物，将甲烷气体燃烧产生热能，使水合物发生波动破裂，从而提取其中的烷类天然气资源。
力学剥离则是利用力学剥离设备进行水合物采集，常用的技术包括流化降压法、减阻剥离法等。
三、天然气水合物的应用前景天然气水合物是未来能源领域的重要发展方向之一。
其高能量密度和环保优势使其在能源供应和环境保护方面具有重要意义。
在能源供应方面，天然气水合物作为一种储备量极大的新能源资源，可为全球能源供应缓解压力。
天然气水合物的制备及其应用研究
天然气水合物的制备及其应用研究天然气水合物，也称为天然气冰或可燃冰，是一种能源储藏形式，储量巨大，对全球能源供给具有重大战略意义。
天然气水合物是指在水下高压（130~400 atm）和低温（0~20℃）条件下，天然气分子与水分子通过氢键结合形成的不稳定固体结构。
该固体结构类似于冰的晶格结构，但其中包含可燃气体分子（主要是甲烷）。
天然气水合物最初发现于20世纪30年代，但由于制备难度大、能源价格不稳定等因素，一直未能得到广泛应用。
直到上世纪90年代，日本开始投入大量资金进行天然气水合物研究，并于2008年成功开采天然气水合物，引起国际市场的广泛关注。
天然气水合物制备的过程主要包括制备气体和制备水合物两个步骤。
制备气体的方法有三种：1）从气井中采集自然气；2）通过气化或其它化学反应方式制备可燃气体；3）采用CO2分离技术制备可燃气体。
制备水合物的方法主要有两种：一种是在高压高温下制备，这种方法需要使用高压高温设备，具有设备投资大、能源消耗量高的缺点，但制备出的水合物质量稳定，适合工业化生产；另一种是在低温低压下制备，这种方法可以使用简单的实验室设备，但制备出的水合物质量不稳定，适合科学研究。
随着天然气水合物的开采和应用研究，其在能源领域的应用前景越来越广阔。
天然气水合物具有以下几个应用方向：能源储存：天然气水合物是一种高能密度的能源储存形式，其储量巨大，可以为全球能源供给提供巨大的潜力。
与液态天然气相比，天然气水合物的储存成本更低、储存方式更便捷，且对环境的污染更小。
化学工业：天然气水合物中的甲烷可以被提取和利用，作为化学工业的原料。
例如，甲烷可以用来生产甲醇、乙烯等化学品，这些化学品都是合成各种化学材料和化学制品的重要原料。
海洋工程：天然气水合物储层通常位于海底，因此开采天然气水合物需要进行海洋工程。
海洋工程领域的技术和设备可以借鉴天然气水合物的开采技术和设备，例如，深海钻探平台、海洋测量技术、海底管道和控制系统等。
深水钻井井简中天然气水合物生成区域预测
ｃ ｎ ｉ ｕｔ ｑ ａｉ ｎ ａ ｄ ｍｏ ｎ ｕ ｃ ｎ ｅｖ ｔ ｎ ｅ ｕ ｔ ｎ ， ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｉｌ ｑ ａ ｉｎ ｎ ａ ｎ ｌ ｓ ａ ｄ ｄ ｉ ｐｐ ，ａ ｄ ｈ ｄ ａｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ｕ ｔ ｎ ｍｅ ｔ ｍ ｏ ｓ ｒ ａ ｉ ｑ ａ ｉ ） ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｆ ｄ ｅ ｕ ｔ ｓ ｉ ｎ ｕｕ ｎ ｒ ｌ ｉｅ ｎ ｙ ｒｔ ｎ ｙ ｏ ｏ ｏ ｅ ｏ ｌ
素 抑制 水 合 物 生成 的效 果 更 好 。依 据 此 计 算 方 法 还 可 对 各 参 数 进 行 优 化 。 图 ７参 １ ６ 关 键 词 ：深 水钻 井 ；天 然 气 水 合 物 ；多相 流控 制 方程 ；温 度 场 ；热 力 学 方 程 中图 分 类 号 ： Ｅ ９ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ
ｆ ｒ ａ ｉ ｈ ｒ ｄｙ ａ ｃ ｑ ａ ｉｎ ａ ｅ ｓ ａ ｌ ｈ ｄ， ｂ ｓ ｄ ｎ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｏｆｄｅ ｐ ｔ ｒ ｒｌｉｇ． Ｔｈ ｄ ｆｎｔ ｏ ｄｉｉｎ ， ｏ ｍ ｔｏｎ ｔ ｅ ｍｏ ｎ ｍｉｓ ｅ ｕ ｔｏ ｒ ｅ ｔ ｂｉ ｅ ｓ ａ ｅ ｏ ｈｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｅ ｗａ ｅ ｄ ｉｌ ｃ ｎ ｅ ｅ ｉｉｅ ｃ ｎ ｔｏ ｓ ｄｉｃ ｅｅ ｍｅ ｈ ｄ ｎ ｉｅａ ｉｅ ｔ ｐ ａ ｅ ｇｉｅ ｔ ｓ ｌ ｅ ｈｅ ｑｕ ｔ ｓ ｎ ｅ ｆｅ ｅ ｔ ｓ ｒｔ ｔ ｏ ｓ ａ ｄ ｔｒ ｔｖ ｓｅ ｓ ｒ ｖ ｎ Ｏ ｏ ｖ ｔ ｅ ａｉ ｕ ｄ ｒ ｄｉｆｒ ｎ ｗｏ ｋｉｇ ｏ ｉｉｎｓ Ｔｈｒ ｕ ｈ ｘ ｍ ｐ ｅ ｏ ｏｎ ｒ ｎ ｃ ｎｄｔｏ ． ｏ ｇ ｅ ａ ｌｓ ｆ ｃ ｌｕｌｔ ｎ，ｔ ｅ ｉ ｐ ｃｓｏ ｅｅ ａ ｔｐ ｒ ｍ ｅｅ ｓｏ ａ ｄ ａ ｅｆ ｒ ａｉ ｎ ｒ ｇｏ ｒｎｇ ｄ ｉｌ ｇ，ｏ ｆｄｒｌｉｇ ａ ｄ ｗｅｌｋｉ ｉｇ ｐ ｏｃ ｓ ａｃ ａｉ ｏ ｈ ｍ ａ ｔ ｆｒ ｌｖ ｎ ａ ａ ｔ ｒ ｎ ｇ ｓｈｙ ｒ ｔ ｏ ｍ ｔｏ ｅ ｉｎ ｄｕ ｉ ｒｌｉ ｎ ｆ ｉ ｎ ｎ ｌ ｌ ｎ ｒ ｅ ｓ ｌ ｌ ａ ｅ ｄｓ ｕ ｓ ｄ Ｔ ｈ ｅ ｕｔｓ ｗｓｔ ａ ｈ ｄ ａ ｅｆ ｒ ａｉ ｅ ｏ ｓｇ ｔｉｇ ｓ ａｌｗｈｅ ｉｃ ａ ｉｎ ｖ ｕ ｅｂ ｃ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ． ｅ ｒｓ ｌ ｈｏ ｈ ｔｔ ｅｈｙ ｒ ｔ ｏ ｍ ｔ ｏｎ ｒｇｉｎ ｉ ｅ ｔｎ ｍ ｌ ｎ ｃｒｕｌｔｏ ｏｌｍ ｅ ｏｍｅ ｒ ａ ，ｉｈｉｉｏ ｓｇ ｅ ｔ ｎ ｂｔ ｒ ｃ ｃ ｎ ｒ ｔｏ ｃ ｏｎ ｅ ｔａ ｉｎ ｂｅｏｍｅ ｉ ｓｈｇｈ，ｄ ｏｗｎ ｉ ｅｂ ｃ ｔｍ ｅ ｏｍｅ ｈ ｒ ｓｓ ｏ ｔ，ｏｒｃ ｏｋ ｉｅ ｓｚ ｅ ｏ ｅ ａ ｇ ． Ａｎ ｈｅｒ ｓ ｌ ａｓ ｎ ｃ ｔ ｓｔ ａ ｔ ｏ ｅ ｈ ｅ ｌ ｉｅ ｂ ｃ ｍ ｓｌｒ ｅ ｎ ｄ ｔ ｅ ｕｔ ｌｏ ｉｄｉａ ｅ ｈ ｔｉＳｍ ｒ ｅｆｃｅ Ｏ ｃ ｎ ｉｅ ｆｉｉｎｔｔ ｏ ｓｄ ｒｍｏｒ ａ ｔ ｒ Ｏ ｓ ｐｒｓ ｄ ａ ｅ ｆｒ ｔｏ ． Ｔｈ ａ ａ ｅ ｅｓ ｃ ｎ ｂ ｐｔｍｉｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｍ ｅｈ ｄ． ｅｆ ｃｏ ｓｔ ｕｐ ｅ ｓｈｙ ｒ ｔ ｏ ｍａ ｉｎ ｅ ｐ ｒｍ ｔｒ ａ ｅｏ ｉ ｚ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｔ ｏ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： ｄ ｅ ｅ ｐｗａ ｅ ｄｒｌｉ ｇ； ｎａ ｕｒ ｌ ｇａ ｈｙ ａ ｅ； ｍ ｕ ｐｈ ｓ ｆｏ ｔｒ ｉｌｎ ｔ ａ ｓ ｄｒ ｔ ｈｉ ａ ｅ ｌｗ ｇ ｅ ｎｉ ｅ ｕａ ｉ ｏｖ ｒ ｎｇ ｑ ｔｏｎ； ｔ ｍ ｐｅ ａ ｕｒ ｆｅｄ； ｅ ｒ ｔ ｅ ｉｌ ｔ ｒ ｏ ｎａ ｉｓ ｅ ａ ｉｎ ｈｅ ｍ ｄｙ ｍ ｃ ｑｕ ｔｏ
天然气水合物形成条件
天然气水合物形成条件在天然气输送过程中，经常会出现水合物堵塞管道的情况，请大家讨论一下，天然气水合物形成的主要条件及如何预防水合物的形成。
1 天然气水合物的危害天然气水合物是石油、天然气开采、加工和运输过程中在一定温度和压力下天然气与液态水形成的冰雪状复合物。
严重时，这些水合物能堵塞井筒、管线、阀门和设备，从而影响天然气的开采、集输和加工的正常运转。
只要条件满足，天然气水合物可以在管道、井筒以及地层多孔介质孔隙中形成，这对油气生产及储运危害很大。
2 天然气水合物的性质和形成:2.1 水合物的性质及结构天然气水合物为白色结晶固体，是在一定温度、压力条件下，天然气中的烃分子与其中的游离水结合而形成的，其中水分子靠氢键形成一种带有大、小孔穴的结晶晶格体，这些孔穴被小的气体分子所充填。
形成水合物的首要条件是天然气中含水，且处于过饱和状态，甚至有液态游离水存在;其次是有一定条件的压力和低于水合物形成的温度。
在上述两种条件下的生产运行过程中，如遇压力波动、温度下降、节流或气流流向突变很快就可能形成水合物堵塞。
2.2 水合物的生成条件天然气水合物生成除了与天然气组分、组成和游离水含量有关外，还需要一定的压力和温度。
下式即为水合物自发生成的条件：M+nH2O（固、液）=[M·H2O]（水合物）也就是说，只有当系统中气体压力大于它的水合物分解压力时，才有可能由被水蒸气饱和的气体M自发地生成水合物。
由热力学观点看，水合物的自发生成绝不是必须使气体M被水蒸气饱和，只要系统中水的蒸汽压大于水合物晶格表面水的蒸汽压就足够了。
此外，形成水合物的辅助条件是：气流的停滞区。
2.3 长庆气田天然气水合物形成的基本参数及防治工艺根据长庆气田天然气组分，采用节点分析软件分析，计算压力在6～20 MPa时其水合物形成温度为14.5～22.3℃。
一般开井初期井口压力在20MPa 以上，采气管线按25MPa压力设计。
根据下游用户交接点的压力情况，反算得出集气支、干线设计压力为6.4MPa。
天然气水合物生成预测及防治技术
第１卷
张刘樯， 等： 天然气水合物生成预测及防治技术
第６期
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１． 经验图解法
（ １） 水合物在地层多孔介质中 形 成 ， 会 堵 塞 油
经验图解法是通过天然气的相对密度来大致估
气井、降低油气藏的孔隙度和相对渗透率， 改变油 气藏的油气分布和地层流体流向井筒的渗流规律， 使油气井产量降低。
（ ２） 水合物在井筒中形成， 可 能 造 成 井 筒 的 堵 塞。
（ ３） 水合物在管道中形成， 会 堵 塞 管 道 ， 从 而 引起压力和流量计量错误、减少天然气输量、增大 管线压差甚至损害管件等［２ ］。
天然气水合物的研究和应用
天然气水合物的研究和应用天然气水合物（Natural Gas Hydrates，NGHs）是一种广泛存在于海底等低温高压环境中的天然气储存形式。
其中天然气以限制性捆绑水分子的形式被固定在水合物分子中，带来了巨大的储气量和储量潜力，同时也面临着技术难度、环境保护和经济效益等问题。
本文将就天然气水合物的研究、应用和未来展望进行探讨。
一、天然气水合物的发现和性质在19世纪，人们就已经在冰球岛的壳牌油田开掘中发现了天然气水合物。
随着海洋科学和石油勘探技术的发展，人们对天然气水合物的形成、分布、储量等方面有了更深入的认识。
目前已经发现了全球超过30个国家的水合物分布，总量估计达到10万亿立方米以上，比当前已开采的石油、天然气总量还要多。
天然气水合物的形成需要低温高压环境，一般在水深500米以上的海底沉积物中形成。
水合物分子为八面体结构，每个八面体分子中由6个水分子包围着1个天然气分子。
天然气分子主要是甲烷和少量乙烷等烷烃，烷烃的数量和种类取决于地质和气候条件。
天然气水合物的密度为0.9 g/cm³，比一般气体的密度大20到30倍，因此也被称为“固态天然气”。
二、天然气水合物的开采难题由于天然气水合物深藏于海底，固态且密度大，开采难度极大，需要高度发展的技术和设备支持。
一般而言，天然气水合物的开采并不直接进行，而是通过将水合物升到一定深度使其转变为气态天然气，再通过管道输送到海面上。
但这种技术和设备的研发和运用需要消耗大量的资源和能源，并且需要面对海底环境、恶劣天气和地震等因素的影响，也就带来了极大的经济和环境风险。
三、天然气水合物的应用前景天然气水合物储量丰富，意味着对于全球能源短缺问题的缓解有着重要意义。
同时，纯度高、热值佳、易于储存等天然气水合物的特点，使其在能源领域拥有极为广泛的应用前景。
目前，日本、韩国、中国等国家均在积极探索天然气水合物的开发与利用途径。
除了在能源领域的应用，天然气水合物还有着广泛的研究价值。
井筒中天然气水合物生成条件预测及应用
Ｂａ ｅ ｈｅ ｄ ｓ ｕｓ ｉ ｎ ａ ａ ｎ ｈｅ ｍ ｅ ｓ ｅ ａ ａ ｏ ｌ ＹＳ１ ｉ ｏｙ ｎ ａ ｓ Ｆｉ ｌ ｓ ｅ ｍ ｐ ｅ， ｓ ｄ ｏｎ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｎｄ ｔ ｋｉ ｇ ｔ ａ ｕｒ ｄ ｄ ｔ ｆ ｗｅｌ ｎ Ｙａ ｉ ｇｔ ｉＧａ ｅ ｄ ａ ｘａ ｌ
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井 井 筒 压 力 温 度 的计 算 方 法 及 地 层 热力 学 参 数 的 选 取 ， 此 基 础 上 以腰 英 台气 田 ＹＳ 在 １井 实 测 数 据 为例 ， 用 ２种 经 验 公 式 法 计 采 算 了井 筒 中水 合 物 生 成 的压 力 温 度 条 件 。根 据 井 筒 中 不 同 深 度 的 压 力 温 度 分 布 及 形 成 水 合 物 的压 力 温 度 条 件 ， 预 测 不 同 流 量 可
天然气水合物的开采与应用技术
天然气水合物的开采与应用技术天然气水合物（Natural Gas Hydrate，NGH）是一种既含有天然气又含有水的物质，通常在深水和寒冷地区存在。
它的存在可以被看作是一种替代能源资源，但是目前对于天然气水合物的开采和应用技术仍然存在很多问题。
本文将着重谈论天然气水合物的开采和应用技术的现状与未来发展。
一、天然气水合物开采技术的现状在过去的几十年中，天然气水合物一直被视作一个庞大的未开发资源。
但是，只有最近几年的技术进步才能够让我们越来越接近开采这种资源的目标。
天然气水合物的开采应该说是一项技术含量极高的工作，其复杂性主要在于两方面，一方面是它的构成，另一方面则是它的地理环境。
水合物的构成主要为甲烷+水，其中甲烷占水合物的绝大部分。
天然气水合物主要分布在不同的深度和温度下。
温度为0-5℃，环境压强为20-50Mpa时，水合物最易形成。
从这个特点来看，天然气水合物的开采，需要在极为危险的高压、低温环境下进行，需要深入海底，而且还需要承受大量的海水压力。
目前，为了更好地开采天然气水合物，我们已经建立了一套比较完整且先进的技术系统。
这个系统包括如下几个方面：1. 选址与勘探技术在天然气水合物的开采前，我们需要先进行选址和勘探，确认这个区域的天然气水合物储量和分布状态。
目前，我们的勘探技术主要采用声呐探测、地电、地磁、激光测距、激光扫描和卫星测量等技术手段，这些技术可以帮助勘探人员了解储层和藏层的情况，从而更好地选择开采的位置。
2. 钻探技术天然气水合物需要深入海底才能够取得，需要使用专门的钻探技术。
目前，我们使用的钻探技术主要是水下机械和 robotic drilling技术，既能够达到深度的要求，又能够承受深海高压和寒冷等极端环境。
3. 采矿技术目前，采矿技术被认为是天然气水合物开采技术中最具挑战性的部分。
为了重新赋予天然气水合物能源价值，需要掌握一系列采矿技术，如压裂、水力破碎，综合开采和人工智能等技术，这些技术能够使工人、机器和设备能够进入海底，同时不会对水合物的稳定性造成影响。
深水钻井井筒中天然气水合物生成区域预测
深水钻井井筒中天然气水合物生成区域预测
王志远;孙宝江;程海清;高永海
【期刊名称】《石油勘探与开发》
【年(卷),期】2008(035)006
【摘要】综合考虑天然气水合物生成热力学、温度和压力条件,预测深水钻井井筒中天然气水合物生成区域.针对深水钻井的特点,建立了多相流控制方程组(包括各相的连续性方程和动量守恒方程)、环空和钻杆内的温度场方程以及水合物生成热力学方程.针对不同的钻井工况给出了方程的定解条件、方程离散方法以及求解步骤.通过仿真算例讨论了在钻进、停钻和压井过程中相关参数对天然气水合物生成区域的影响规律.结果表明:循环流量越高,抑制剂浓度越大,停钻时间越短,节流管线尺寸越大,水合物的生成区域就越小.算例研究还表明,多因素相结合抑制水合物生成的效果比单因素抑制水合物生成的效果更好.依据此计算方法还可对各参数进行优化.图7参16
【总页数】5页(P731-735)
【作者】王志远;孙宝江;程海清;高永海
【作者单位】中国石油大学(华东);中国石油大学(华东);中国石油大学(华东);中国石油大学(华东)
【正文语种】中文
【中图分类】TE29
【相关文献】
1.井筒中天然气水合物生成条件预测及应用 [J], 吴志良
2.深水钻井天然气水合物井筒多相流动模型及敏感性分析 [J], 付强;魏纳;孟英峰;孙万通;郭平
3.琼东南深水钻井井筒天然气水合物抑制剂推荐浓度确定方法 [J], 柯珂;张辉;王磊
4.深水井控过程中天然气水合物生成区域预测 [J], 王志远;孙宝江;程海清;高永海;崔海林
5.深水钻井井筒中天然气水合物生成风险评价方法 [J], 许玉强;管志川;许传斌;张洪宁;张会增
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井筒中天然气水合物生成条件预测及应用
井筒中天然气水合物生成条件预测及应用吴志良【摘要】天然气水合物生成条件的预测方法主要有经验公式法、相平衡法及统计热力学法.其中相平衡法不适用非烃含量较高的气田(松辽盆地腰英台气田CO2含量达22%,此法不适用);统计热力学法涉及参数较多,不便于实际应用.该文首先探讨了气井井筒压力温度的计算方法及地层热力学参数的选取,在此基础上以腰英台气田YS1井实测数据为例,采用2种经验公式法计算了井筒中水合物生成的压力温度条件.根据井筒中不同深度的压力温度分布及形成水合物的压力温度条件,可预测不同流量下井筒是否会形成水合物,从而在生产时必须确定一个最低流量值;在新井测试时,可根据不同产量和井口压力温度预测井筒是否会形成水合物,从而能预先制定测试方案和措施,避免因水合物形成冰堵影响气井的测试.【期刊名称】《石油实验地质》【年(卷),期】2008(030)003【总页数】6页(P315-320)【关键词】水合物预测;压力温度;气井;腰英台气田;松辽盆地【作者】吴志良【作者单位】西北大学,地质学系,西安,710069;中国石油化工股份有限公司,华东分公司采油厂,江苏,泰州,225300【正文语种】中文【中图分类】TE37松辽盆地腰英台气田于中深构造层(沙河子组、营城组、登楼库组)陆续发现工业气流，测试和生产时经常发生水合物冰堵，堵塞后处理相当困难，尤其是完全不流动情况下堵塞处理费时费力，严重影响生产和测试。
为此，本文计算了不同产量下的井筒压力温度分布和形成水合物的压力温度条件，通过将两者曲线关系是否相交，可判断某个产量下井筒是否形成水合物，从而为今后该地区测试或生产提供指导。
由于井筒压力温度计算工作量较大，作者已将复杂的计算过程编程，形成可用于现场应用的软件。
另外由于目前可供分析研究的测试资料较少，文章部分观点仅供读者参考，相信今后随着现场测试资料的丰富，预测水合物软件将不断得到完善并能更好地服务于生产。
1 天然气水合物生成条件预测1.1 气井井筒压力的计算根据能量平衡方程，产出井单位管长的压降损失可写为[1]：其中：ρ gsinθ为流体的重力；为加速度损失；为摩擦损失。
苏里格气田气井井筒水合物形成机理及预测研究的开题报告
苏里格气田气井井筒水合物形成机理及预测研究的开题报告一、选题背景随着能源需求的不断增加，非常规燃气成为了备受关注的研究领域。
苏里格气田作为全球最大的非常规燃气田之一，被广泛研究。
近年来，关于苏里格气田中的水合物形成机理及预测研究引起了学术界的极大关注。
水合物是一种天然气和水形成的晶体，其在苏里格气田中广泛存在，因而研究其形成机理及预测方法对于苏里格气田的开发具有重要意义。
二、选题意义苏里格气田中的水合物不仅会影响燃气的开采，还会导致井筒阻塞等问题。
因此，研究水合物形成的机理和预测方法具有重要的应用价值和现实意义。
掌握苏里格气田中水合物形成的机理和预测方法，有助于优化井筒冷却、作业方案等技术方案，提高开发效率。
同时，对于其他非常规燃气田的开发也具有重要的参考价值。
三、研究内容本研究将从以下两个方面展开：（1）苏里格气田中水合物的形成机理研究。
通过对苏里格气田中天然气、水、矿物质等物质的性质和组成进行分析，探究水合物形成的机理。
（2）苏里格气田中水合物的预测方法研究。
借鉴前人的研究成果和实验数据，结合苏里格气田本身的特点，开展水合物预测的数值模拟，并通过现场实验数据进行验证。
四、研究方法（1）实验法。
通过对苏里格气田地质条件、天然气、水、矿物质等进行实验室分析，探究水合物形成的机理。
（2）数值模拟法。
建立苏里格气田的数值模型，并借助现有的水合物形成模型，预测水合物的形成情况。
（3）现场实验法。
收集苏里格气田的现场数据，验证数值模拟结果的准确性。
五、预期目标通过研究苏里格气田中水合物形成机理和预测方法，本研究预期可以达到以下目标：（1）深入探究苏里格气田中水合物形成的机理，为非常规油气田中的水合物研究提供一定的参考。
（2）通过对苏里格气田中水合物的预测，为其开采提供可行的工程技术方案。
（3）为其他非常规油气田中水合物形成的研究提供参考。
六、研究步骤（1）收集文献，查阅相关研究成果。
（2）实验室分析苏里格气田地质条件、天然气、水、矿物质等物质的性质和组成。
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射热传热系数 , W/ ( m2 ・K) ;λ cem 为水泥环的导热 系数 ,W/ ( m ・K) 。
1. 3 地层热力学参数的选取
要准确预测井筒中水合物的生成 ,首先要确保 某一流量下计算的井筒压力温度要足够精确 ,其精 度至少要达到工程要求 ,否则预测的水合物形成深 度误差较大 。在计算井筒压力温度分布时 ,地层热 力学参数选取至关重要 ,一个地区不可能特地将岩 层取出做实验以便获得这些参数数据 ,而且这些实 验需要非常的专业部门去完成 ,需要花费很大的人 力财力 。通常这些参数的选取主要查阅各类文献 , 从文献中获得 ,通过多口井实测对比 ,再做微调 ,确
dV 为加速度损失 ; dz
= 1. 14 - 2lg (
e 21. 25 + 0. 9 ) D Re
Re =
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1. 774 4 × 10 - 2 γ g Qo
Z Dμ g
式中 : e 为管子粗糙度 ,m ; Re : 气体雷诺数 [ 3 ] , 无因 次 ;μ s。 g 为气体在某个压力温度下的粘度 ,Pa ・
相对密度 ; 无因次 。
1. 1. 3 摩阻系数的计算
1 天然气水合物生成条件预测
1. 1 气井井筒压力的计算
根据相关文献[ 3 ,4 ] 的推荐及实际应用效果对 比 ,建议使用 J ain 公式 :
1
f
根据能量平衡方程 ,产出井单位管长的压降损 失可写为 [ 1 ] : ρ V2 dP ρ θ - ρV dV - f ( ) = g sin dz dz D 2 θ为流体的重力 ;ρ 其中 :ρ g sin V ρ V2 ( ) 为摩擦损失 。 f D 2 θd z - ρ d P = ρ g sin V dV - f ρ V2 ( ) dz D 2
收稿日期 :2008 - 01 - 25 ; 修订日期 :2008 - 04 - 16 。
条件 ,通过将两者曲线关系是否相交 , 可判断某个 产量下井筒是否形成水合物 ,从而为今后该地区测 试或生产提供指导 。由于井筒压力温度计算工作 量较大 ,作者已将复杂的计算过程编程 , 形成可用 于现场应用的软件 。另外由于目前可供分析研究 的测试资料较少 ,文章部分观点仅供读者参考 ,相
第 30 卷第 3 期 Vol. 30 ,No . 3 石 油 实 验 地 质 2008 年 6 月 PETROL EUM GEOLOG Y & EXPERIMENT J un. ,2008
文章编号 :1001 - 6112 (2008) 03 - 0315 - 06
) ,男 ,高级工程师 ,博士生 ,主要从事油田开发研究及生产技术管理工作 。E2mail : hdscwzl @sina. co m 。 作者简介 : 吴志良 (1963 —
第 30 卷 石 油 实 验 地 质
信今后随着现场测试资料的丰富 ,预测水合物软件 将不断得到完善并能更好地服务于生产 。
井筒中天然气水合物生成条件预测及应用
吴志良1 ,2
( 1. 西北大学 地质学系 ,西安 710069 ;2. 中国石油化工股份有限公司 华东分公司采油厂 ,江苏 泰州 225300)
摘要 : 天然气水合物生成条件的预测方法主要有经验公式法 、 相平衡法及统计热力学法 。其中相平衡法不适用非烃含量较高的 气田 ( 松辽盆地腰英台气田 CO 2 含量达 22 % ,此法不适用) ; 统计热力学法涉及参数较多 , 不便于实际应用 。该文首先探讨了气 井井筒压力温度的计算方法及地层热力学参数的选取 ,在此基础上以腰英台气田 YS1 井实测数据为例 , 采用 2 种经验公式法计 算了井筒中水合物生成的压力温度条件 。根据井筒中不同深度的压力温度分布及形成水合物的压力温度条件 , 可预测不同流量 下井筒是否会形成水合物 ,从而在生产时必须确定一个最低流量值 ; 在新井测试时 ,可根据不同产量和井口压力温度预测井筒是 否会形成水合物 ,从而能预先制定测试方案和措施 ,避免因水合物形成冰堵影响气井的测试 。 关键词 : 水合物预测 ; 压力温度 ; 气井 ; 腰英台气田 ; 松辽盆地 中图分类号 : TE37 文献标识码 :A
式中 : Tb 为油层中部深度 ,m ;α为地温梯度 , ℃ / m; ); W 为气体的质量流量 ,t/ d; C 为气体的比热 ,kJ/ (kg ・ K K 为地层的导热系数 , W/ ( m ・K) ; U 为油管内壁 到套管外壁的传热系数 ,W/ ( m2 ・K) ; E 为地层的 热扩散系数 ,m2 / d ; rto 为油管外径 ,m ; rco 为套管外 径 ,m ; hc 为环空中气体或液体的热传导及自然对 流系数 ,W/ ( m2 ・K) ; hr 为环空中气体或液体的辐
2 . Oi l Prod uction Pl ant of East Chi na Pet roleum B ureau , S I N O P EC , T ai z hou , J i an gs u 225300 , Chi na)
Abstract : Empirical formula , p hase equilibrium and statistical t hermodynamics are major p redictio n met hods for gas hydrate fo rmatio n co nditio ns. Amo ng t hem , t he p hase equilibrium met hod is not appli2 cable in gas field wit h higher co ntent of no n2hydrocarbo n ( e. g. co ntent of CO2 in Yaoyingtai Gas Field is up to 22 % , so t he met hod is not applicable) , and t he statistical t hermodynamics involves many parame2 ter s , so it is not co nvenient to be used in p ractice. The met ho ds for calculating wellbore p ressure and temperat ure and selectio n of formatio n t hermo dynamic parameters of gas well were discussed at fir st . Based o n t he discussio n and taking t he measured data of well YS1 in Yaoyingtai Gas Field as example , t wo empirical formula met hods were used to calculate t he p ressure and temperat ure under which t he gas hydrate was formed in wellbore. On basis of dist ributio n of p ressure and temperat ure at different dep t h of wellbore and formatio n co nditio ns of gas hydrate , it can be p redicted whet her hydrate is formed in wellbore at different flow rates so as to determine a minimum flow rate during p roductio n. For new well test , it can be p redicted whet her hydrate is formed in wellbore according to different p roductio n rate and wellhead p ressure and temperat ure so as to formulate testing p ro gram and co untermeasures in advance and avoid influence of ice barrier caused by hydrate formatio n o n gas well test . Key words : p redictio n ; gas hydrate ; wellbore ; Yaoyingtai Gasfield ; t he So ngliao Basin
= 3. 456 2 × 10 =4 × 10 - 9 Qo
- 4
T Qsc P
T P
- 9
V =
10 Q 5 . 093 × = 2 F PD
Qo T
式中 : Qo 为标准状态下气体的产量 ,m3 / d ; Q 为井 筒压力温度下的流量 , m3 / s ; Psc 为标准状态下压 力 ,0. 101 3 M Pa ; T sc 为标准状态下温度 ,20 ℃; P 为压力 ,M Pa ; T 为温度 , K 。 1. 1. 2 井筒中气体密度的确定 井筒中气体密度是温度和压力的函数 ,可根据 真实气体状态方程求得 [ 2 ] : γ P Mg g P ρ = 3 484 . 484 g =
1. 2 气井井筒温度的计算
天然气由井底向上流动 , 是不稳定热流 , 即径 向热流速度随产出时间而变化 ,井筒中任一点 z 在 某一时刻 t 的温度可由 Ramey 近似公式求得 :
T ( z , t) = Tb - α Z +α A - α A e
- A
z
式中 :ρ为气体在井筒中某个压力温度下的密度 , kg/ m3 ; f 为气体在井筒中的摩阻系数 , 无因次 ; V 为气体的流速 , m/ s ; d z 为计算步长 , m ; D 为油管 θ为井筒轴线与水平线的夹角 ,近似取 90° 内径 ,m ; 计算 ;d P 为压力损失 ,Pa 。 考虑加速度损失主要取决于速度的改变 ,对于 可压缩流体而言主要取决于流体密度的改变 。根 据腰英台气田 YS1 井及 YS101 井实测井筒中的流 动压力梯度 ,压力梯度变化不是很大 , 因此气体的 θ为 密度变化也不是很大 , 该项损失可忽略不计 。 井筒轴线与水平方向的夹角 ,实际计算可用水平位 移与相应的垂深来确定 。 1. 1. 1 井筒中气体速度的确定 Q =