一种天然气水合物抑制剂的综合评价方法技术

一种天然气水合物抑制剂的综合评价方法，包括以下步骤：S1，准备水合物抑制剂评价装置；S2，将配置好的抑制剂溶液投入反应釜中，打开搅拌器；当反应釜温度稳定至指定的实验温度，将实验气体通入至指定的实验压力；观察实验现象，并用数据采集系统记录实验过程中体系压力、扭矩以及温度数据；S3，通过压力数据计算水合物生成量，判断水合物抑制剂抑制生长性能；将扭矩、温度数据绘制成与时间的关系图，判断水合物抑制剂抑制成核性能。本发明专利技术采用水合物生成量和扭矩

【技术实现步骤摘要】
一种天然气水合物抑制剂的综合评价方法


[0001]本专利技术属于水合物
，具体涉及一种天然气水合物抑制剂的综合评价方法。

技术介绍

[0002]天然气水合物是水与甲烷等小分子气体在高压低温条件下形成的非化学计量型笼状晶体物质。气体水合物与油气生产和运输密切相关，如何解决水合物堵塞油气生产井筒、地面处理装置和输送管线一直是棘手问题。通过添加水合物抑制剂抑制水合物的生成过程是一种有效的手段，但目前对于水合物抑制剂效能的评价尚未形成统一的方法。
[0003]当前水合物抑制剂的性能评价，通常需要进行诱导时间的评价筛选出效果较好的抑制剂，再进行下一步的实验与应用。但传统的评价方法，存在许多不足之处。水合物抑制剂性能评价主要采用的是对水合物成核数据和生长数据的处理，因此并不能比较精确的区分和研究水合物的成核和生长阶段。同时，不能全面的评价一种水合物抑制剂的抑制性能。详细的说，如果以恒温实验记录水合物诱导时间以及压降曲线，并作为关键参数来评估抑制剂组分对水合物的抑制效果。很显然，并不能详细的体现气液系统的变化，也不能更全面的体现某一种抑制剂的性能。因此，需要建立更为系统的方法来综合评价某一水合物抑制剂性能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种综合评价水合物抑制剂性能的评价方法。通过采用气液系统的压降曲线、水合物生成量以及扭矩和温度变化曲线综合评价水合物抑制剂的性能，目的是更有效的筛选出性能优良的抑制剂。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种天然气水合物抑制剂的综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S1，准备水合物抑制剂评价装置；
[0008]所述水合物抑制剂评价装置包括反应釜，甲烷气瓶、调压阀和PID阀依次连接后并通过PID阀接入反应釜进口，反应釜的搅拌器上设置有扭矩传感器，扭矩传感器用于记录扭矩数据，反应釜出口设置有压力传感器、温度传感器，所述压力传感器和温度传感器分别用于记录反应釜内的压力和温度数据；所述扭矩传感器、压力传感器和温度传感器与数据采集系统连接；
[0009]S2，利用上述水合物抑制剂评价装置，采用诱导时间法进行实验：
[0010]S201，将配置好的抑制剂溶液投入反应釜中，并将空气抽真空，调整水浴温度；
[0011]S202，当反应釜温度稳定至指定的实验温度，将实验气体通入至指定的实验压力，打开搅拌器；
[0012]S203，观察实验现象，并用数据采集系统记录实验过程中体系压力、扭矩以及温度数据；
[0013]S3，实验结束后整理压力、温度以及扭矩数据：
[0014]通过压力数据计算水合物生成量，判断水合物抑制剂抑制生长性能；将扭矩以及温度变化数据绘制成与时间的关系图，判断水合物抑制剂抑制成核性能。
[0015]进一步的，上述步骤S201中，水合物抑制剂溶液的浓度不大于1wt％。
[0016]进一步的，可根据需要向水合物抑制剂溶液中添加如助溶剂之类的辅助试剂。
[0017]进一步的，上述步骤S202中，实验气体为99.9％甲烷气，也可以为混合气。
[0018]进一步的，上述步骤S202中，实验温度在276.15K
‑
276.45K区间保持不变；实验压力在7MPa
‑
7.3MPa区间。
[0019]进一步的，上述步骤S203中，水合物反应后期，压力和温度处于稳定状态，此时系统压力不足以支撑水合物继续生成，需要记录数据一小时以上，避免出现较大误差。
[0020]进一步的，上述步骤S3中，通过压力数据计算水合物生成量的方法为：
[0021]气体消耗量的计算思路是根据反应前后的压差以及温度，计算反应后气体的消耗量，从而可求生成的水合物的量
[0022]PV＝nZRT
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(1)
[0023]P:表压,MPa；V:体积，ml；n:物质的量，mol；Z:气体压缩因子，常数；R:常数，取值8.314J/(mol
·
k)；T:温度，K；
[0024]由式(1)可得出初始气体物质的量n0，则反应后剩余的气体的物质的量n
t
为：
[0025]n
t
＝n0‑
Δn
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(2)
[0026]n
t
：反应后剩余气体物质的量，mol；n0：初始气体的量，mol；Δn：
[0027]反应了的气体的量，mol；
[0028]由于反应的过程中会消耗气体生成固体水合物，反应结束后的气体体积会改变；
[0029]CH4+5.75H2O
→
CH4·
5.75H2O
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0030][0031]V:体积，ml；M:分子摩尔质量，g/mol；n:物质的量，mol；ρ：密度，g/cm3，水合物密度取0.918g/cm3；
[0032]根据水合物生成反应公式(3)及计算公式(4)可以求出水合物生成过程中水体积减少量为103.5Δn及水合物生成量为130.17Δn；
[0033]根据体积变化方程及气体状态方程(1)即可求出气体消耗量Δn：
[0034]V
水
+V
气
+V
H
＝V
总
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0035]V
水
：反应后水的体积，ml；V
气
：剩余气体的体积，ml；V
H
：生成水合物的体积，ml；V
总
：反应釜总体积，ml。
[0036]进一步的，上述步骤S3中的扭矩以及温度数据，是检测到水合物大量成核时的受力程度以及放热效应时，记录的反应体系扭矩和温度数据。
[0037]经多次实验发现，水合物压降
‑
生成量，扭矩
‑
温度变化能够很好与抑制性能相匹配，即压降曲线越是平缓，水合物生成量同样越低，说明抑制剂抑制性能越好；扭矩
‑
温度出现变化的时间越长对应的水合物抑制剂性能越好。
[0038]本专利技术通过以上的评价方案与现有技术相比，本专利技术提供的方法由于采用压降曲线
‑
水合物生成量和扭矩
‑
温度变化两个评价指标分别评价了含有抑制剂的水合物反应体
系的成核和生长阶段的关键指标，因此能够比较全面的评价水合物抑制成核性能和抑制生长性能等，从而能够比较准确的筛选出优良的水合物抑制剂。
附图说明
[0039]图1是本专利技术采用的水合物抑制剂评价装置示意图。
[0040]图2是本专利技术实施例中含有不同水合物抑制剂的水溶液的压降曲线。
[0041]图3是本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气水合物抑制剂的综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，准备水合物抑制剂评价装置；所述水合物抑制剂评价装置包括反应釜(7)，甲烷气瓶(1)、调压阀(2)和PID阀(3)依次连接后并通过PID阀(3)接入反应釜(7)进口，反应釜(7)的搅拌器(6)上设置有扭矩传感器(5)，扭矩传感器(5)用于记录扭矩数据，反应釜(7)出口设置有压力传感器(9)、温度传感器(10)，所述压力传感器(9)和温度传感器(10)分别用于记录反应釜内的压力和温度数据；所述扭矩传感器(5)、压力传感器(9)和温度传感器(10)与数据采集系统(11)连接；S2，利用上述水合物抑制剂评价装置，采用诱导时间法进行实验：S201，将配置好的抑制剂溶液投入反应釜中，并将空气抽真空，调整水浴温度；S202，当反应釜温度稳定至指定的实验温度，将实验气体通入至指定的实验压力，打开搅拌器；S203，观察实验现象，并用数据采集系统(11)记录实验过程中体系压力、扭矩以及温度数据；S3，实验结束后整理压力、温度以及扭矩数据：通过压力数据计算水合物生成量，判断水合物抑制剂抑制生长性能；将扭矩以及温度变化数据绘制成与时间的关系图，判断水合物抑制剂抑制成核性能。2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物抑制剂的综合评价方法，其特征在于，上述步骤S201中，水合物抑制剂溶液的浓度不大于1wt％。3.根据权利要求2所述的一种天然气水合物抑制剂的综合评价方法，其特征在于，可根据需要向水合物抑制剂溶液中添加如助溶剂之类的辅助试剂。4.根据权利要求1所述的一种天然气水合物抑制剂的综合评价方法，其特征在于，上述步骤S202中，实验气体为99.9％甲烷气，也可以为混合气。5.根据权利要求1所述的一种天然气水合物抑制剂的综合评价方法，其特征在于，上述步骤S202中，实验温度在276.15K
‑
276.45K区间保持不变；实验压力在7MPa
‑
7.3MPa区间。6.根据权利要求1所述的一种天然气水合物抑制剂的综合评价方法，其特征在于，上述步骤S203中，水合物反应后期，压力和温度处于稳定状态，此时系统压力不足以支撑水合物继续生成，需要记录数据一小时以上，避免出现较大误差。7.根据权利要求1所述的一种天...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，宋志康，许文俊，叶荣俊，李婷婷，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：