西南石油大天然氣工程講義第10章 礦場(chǎng)天然氣集輸系統(tǒng)

第十章

礦場(chǎng)天然氣集輸系統(tǒng)

提示

科學(xué)、經(jīng)濟(jì)有效地開發(fā)氣田是通過(guò)建立和優(yōu)化配置氣田開發(fā)系統(tǒng)和礦場(chǎng)集輸系統(tǒng)完成的。礦場(chǎng)集輸系統(tǒng)由井場(chǎng)、集輸管網(wǎng)（采氣管線、集氣支線和干線）、各種用途的站場(chǎng)（集氣站、脫水站、天然氣凝液回收站、增壓站、清管站、陰極保護(hù)站和閥室等）和天然氣凈化廠（或裝置）等組成，構(gòu)成統(tǒng)一的、密閉的氣體動(dòng)力系統(tǒng)，此外還有自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。我國(guó)氣田在地理地貌條件、工況和介質(zhì)條件方面差別很大，有深層異常高壓、高溫、高產(chǎn)氣田，有大面積分布的低滲低產(chǎn)氣田，有高含、氣田，有富含凝析油的深層凝析氣田等等，而且大多數(shù)主力氣田位于我國(guó)中西部，地處沙漠戈壁，荒無(wú)人煙，環(huán)境條件十分惡劣，交通非常不便，而有的則又位于人口稠密地區(qū)、位于廣闊海洋，針對(duì)不同類型氣田特點(diǎn)，形成了各種礦場(chǎng)集輸主體工藝技術(shù)。本章重點(diǎn)闡述天然氣節(jié)流、調(diào)壓調(diào)產(chǎn)、分離及水合物防治。天然氣凈化處理和輕烴（天然氣凝液）回收見(jiàn)第十一章。第一節(jié)天然氣礦場(chǎng)集輸站場(chǎng)流程

氣井所在地需設(shè)井場(chǎng)裝置，即井場(chǎng)。從氣井采出的天然氣經(jīng)節(jié)流調(diào)壓后，在分離器中脫除游離水、凝析油及固體機(jī)械雜質(zhì)，計(jì)量后輸入集氣管線，再進(jìn)入集氣站。在集氣站對(duì)天然氣進(jìn)行節(jié)流、調(diào)壓、分離、計(jì)量，然后輸入集氣總站或天然氣凈化廠。在天然氣凈化廠進(jìn)行脫除硫化氫、二氧化碳、凝析油、水分，使天然氣達(dá)到國(guó)家規(guī)定的外輸天然氣氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在天然氣礦場(chǎng)集輸站場(chǎng)流程中，站場(chǎng)流程分為單井集輸流程和多井集輸流程，按天然氣分離時(shí)的溫度條件，又分為常溫分離工藝流程和低溫分離工藝流程。一、井場(chǎng)裝置井場(chǎng)裝置具備三種作用：調(diào)節(jié)氣井的產(chǎn)量；調(diào)控天然氣的輸送壓力；防止生成天然氣水合物。目前，礦場(chǎng)上采用的井場(chǎng)裝置流程通常有兩種類型，也是比較典型的流程。一種是加熱天然氣防止水合物生成的流程，如圖10-1所示；另一種是向天然氣中注入抑制劑防止水合物生成的流程。1——?dú)饩?——采氣樹針形閥，3、5——加熱爐，4、6——節(jié)流閥圖10-1

加熱防止水合物生成的井場(chǎng)裝置流程示意圖

在圖10-1中，天然氣從針型閥出來(lái)后進(jìn)入井場(chǎng)裝置，首先通過(guò)加熱爐進(jìn)行加熱升溫，然后經(jīng)過(guò)第一級(jí)節(jié)流閥進(jìn)行氣量調(diào)控和降壓，再通過(guò)加熱爐進(jìn)行加熱升溫，經(jīng)第二級(jí)節(jié)流閥進(jìn)行降壓以滿足輸氣管線起點(diǎn)壓力的要求。在第二種流程中，抑制劑注入器替換了圖10-1中的加熱爐，流經(jīng)注入器的天然氣與抑制劑相混合，天然氣中的一部分飽和水汽被吸收，天然氣水露點(diǎn)隨著降低。經(jīng)過(guò)第一級(jí)節(jié)流閥進(jìn)行氣量調(diào)控和降壓，再經(jīng)第二級(jí)節(jié)流閥進(jìn)行降壓以滿足輸氣管線起點(diǎn)壓力的要求。二、單井集輸流程當(dāng)一口井天然氣中含有硫化氫、二氧化碳等組分，不宜與其他不含這些組分的氣井天然氣一起集中處理，或是氣井壓力太高或過(guò)低時(shí)，應(yīng)采用單井集輸工藝流程。下面以常溫分離為例來(lái)介紹單井集輸流程。我國(guó)目前采用的常溫分離單井集輸工藝流程有兩種，含三相分離器的流程如圖10-2所示。1—從井場(chǎng)裝置來(lái)的采氣管線，2—進(jìn)站截?cái)嚅y，3—加熱爐，4—節(jié)流閥，5—三相分離器，6—孔板計(jì)量裝置，7、11、15—出站截?cái)嚅y，8—集氣管線，9、13—液位控制自動(dòng)放液閥，10、14—流量計(jì)，12—放液烴管線，16—放水管線圖10-2

常溫分離單井集輸工藝流程圖

常溫分離單井集氣站通常是設(shè)置在氣井井場(chǎng)。兩種流程不同之處在于分離設(shè)備的選型不同，前者為三相分離器，后者為氣液分離器，因此其使用條件各不相同。前者適用于天然氣中液烴和水含量均較高的氣井，后者適用于天然氣中只含水或液烴較多和微量水的氣井。三、多井集輸流程當(dāng)多口井的氣體適合于集中處理時(shí)，可以將多井天然氣匯集在集氣站統(tǒng)一處理。但由于不同井、不同氣層氣體的組分、組成以及氣體所處狀態(tài)可能千差萬(wàn)別，因此對(duì)氣體的處理、加工等工藝方式并不相同，在集氣站，通常有兩種處理流程，即常溫分離流程和低溫分離流程。1、常溫分離多井集輸流程對(duì)于硫化氫含量較低、凝析油含量不高的天然氣一般采用常溫分離流程。常溫分離多井集輸流程一般有兩種類型，含三相分離器的流程如圖10-3所示。圖10-3

常溫分離多井集輸工藝流程圖

兩種流程均不同點(diǎn)在于前者的分離設(shè)備是三相分離器，后者的分離設(shè)備是氣液分離器。因此兩種流程的適用條件不同，前者適用于天然氣中油和水的含量均較高的氣田，后者適用于天然氣中只有較多水或較多液烴的氣田。兩種流程所示僅為兩口氣井的常溫分離多井集氣站。多井集氣站的井?dāng)?shù)取決于氣田井網(wǎng)布置的密度，一般采氣管線的長(zhǎng)度不超過(guò)5km，井?dāng)?shù)不受限制。以集氣站為中心，5km為半徑的面積內(nèi)，所有氣井的天然氣處理均可集于集氣站內(nèi)。所示僅為兩口氣井的常溫分離多井集氣站。2、低溫分離多井集輸流程對(duì)于壓力高、產(chǎn)量大、硫化氫和二氧化碳含量高以及凝析油含量高的天然氣宜采用低溫分離流程。所謂低溫分離，即分離器的操作溫度在0℃以下，通常為-4—-2℃。天然氣通過(guò)低溫分離可回收更多的液烴。比較典型的低溫分離集輸流程分別如圖10—4所示。圖10-4

低溫分離多井集輸工藝流程圖這種流程的特點(diǎn)是低溫分離器底部出來(lái)的混合液在站內(nèi)進(jìn)行分離，即將液烴和抑制劑富液分別送到液烴穩(wěn)定裝置和富液再生裝置去處理。實(shí)際應(yīng)用中到底采取哪一種低溫分離流程，取決于天然氣的組成、低溫分離器的操作溫度、穩(wěn)定裝置和提濃再生裝置的流程設(shè)計(jì)要求。

第二節(jié)天然氣礦場(chǎng)集輸管網(wǎng)

天然氣礦場(chǎng)集輸管網(wǎng)是集輸系統(tǒng)重要組成部分。集輸管線包括采氣管線、集氣支線和干線。從氣井至集氣站第一級(jí)分離器入口之間的管線稱為采氣管線；集氣至凈化廠或長(zhǎng)輸管線首站之間的管線稱為集氣管線。集氣管線分為集氣支線和集氣干線。集氣管網(wǎng)通常分為枝狀、放射狀、環(huán)狀和成組狀管網(wǎng)。如圖10—5所示。枝狀管網(wǎng)形同樹枝狀（a），它有一條貫穿于氣田的主干線，將分布在干線兩側(cè)氣井的天然氣通過(guò)支線納入干線，由干線輸至集氣總站或凈化廠。該集氣管網(wǎng)適于長(zhǎng)條狀氣田。放射狀集氣管網(wǎng)（b）適于井位相對(duì)集中的氣田。

圖10-5

礦場(chǎng)集輸管網(wǎng)的類型1—?dú)饩?—采氣站；3—采氣管道；4—總站或增壓站按集中程度將若干口氣井劃為一組，每組中設(shè)置一集氣站，各井天然氣通過(guò)采氣管線納入集氣站。這種管網(wǎng)布局便于天然氣和污水的集中處理，也可減少操作人員。環(huán)狀集氣管網(wǎng)（d）是將集氣干線布置成環(huán)狀，承接沿線集氣站的來(lái)氣。在環(huán)網(wǎng)上適當(dāng)?shù)奈恢靡龉芫€至集氣總站。這種集氣流程調(diào)度氣量方便，氣壓穩(wěn)定，局部發(fā)生事故時(shí)影響面小。一般用于構(gòu)造面積較大的氣田。成組狀集氣管網(wǎng)(c)，在實(shí)際工程中，集氣管網(wǎng)的類型并不都是單一的某一種類型的管網(wǎng)，而常常是其中的兩種甚至三種的組合。此外，集輸管網(wǎng)按壓力等級(jí)分高、中、低壓三種，如一般壓力在10MPa以上為高壓集氣，1.6～10MPa為中壓集氣,小于1.6MPa為低壓集氣。集輸管網(wǎng)的輸送方式有干氣和濕氣輸送兩種，采氣管線一般為濕氣輸送。含硫氣田集氣支線和干線多采用干氣輸送。凝析氣田一般采用高壓氣液混輸和低溫分離的集輸工藝流程。按布站方式可分一般布站（單井集氣，在井場(chǎng)實(shí)施節(jié)流、調(diào)壓、分離、計(jì)量、加溫、注醇、排水采氣等）和二級(jí)布站（多井集氣、將分離、計(jì)量集中在集氣站，這樣簡(jiǎn)化了井口流程及管理）等。見(jiàn)文[1-2]。管網(wǎng)的類型主要取決于氣田的形狀、井位布置、所在地區(qū)的地形、地貌以及集輸工藝等諸多方面的因素。因此，管網(wǎng)的布局是一個(gè)較為復(fù)雜的“系統(tǒng)”問(wèn)題，要進(jìn)行優(yōu)化布置，對(duì)提高氣田開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益有關(guān)鍵意義。在天然氣礦場(chǎng)集輸系統(tǒng)中，天然氣的節(jié)流調(diào)壓、計(jì)量、氣液分離以及水合物形成與防治是非常重要的工藝過(guò)程，為此，本章下面幾節(jié)就針對(duì)這幾個(gè)工藝過(guò)程分別予以詳細(xì)介紹。

第三節(jié)

節(jié)流調(diào)壓

天然氣在管道中流動(dòng)，通過(guò)驟然縮小的孔道，例如孔板或針形閥的孔眼，由于摩擦耗能使氣壓顯著下降，這種現(xiàn)象稱為節(jié)流。利用節(jié)流，可以達(dá)到降壓或調(diào)節(jié)流量的目的。針形閥是井場(chǎng)及低溫、常溫集氣站的主要節(jié)流手段。節(jié)流有一次節(jié)流和多級(jí)節(jié)流之分，根據(jù)井口壓力大小和安全生產(chǎn)的需要加以選擇。本節(jié)先說(shuō)明兩點(diǎn)：（1）天然氣節(jié)流為什么溫度會(huì)降低；（2）如何預(yù)測(cè)節(jié)流后的溫降。至于節(jié)流后能否生成水合物，后面再作介紹。天然氣經(jīng)過(guò)針形閥節(jié)流，具有一般氣體節(jié)流的特點(diǎn)。天然氣通過(guò)孔眼，在孔眼附近的氣流會(huì)發(fā)生擾動(dòng)，因此節(jié)流是不可逆過(guò)程。通過(guò)孔眼時(shí)流速很高，在孔眼附近的氣流和外界的熱交換一般很小，可以忽略不計(jì)，節(jié)流過(guò)程可視為絕熱過(guò)程。實(shí)際氣體的焓值是溫度和壓力的函數(shù)，所以節(jié)流后的溫度將發(fā)生變化。這一現(xiàn)象稱為節(jié)流效應(yīng)或稱焦?fàn)枴獪愤d效應(yīng)。一、微分節(jié)流效應(yīng)節(jié)流時(shí)，微小壓力變化所引起的溫度變化稱微分節(jié)流效應(yīng)，用微分節(jié)流效應(yīng)系數(shù)表示：

（10-1）

由熱力學(xué)基本關(guān)系式，可導(dǎo)出表示微分節(jié)流效應(yīng)系數(shù)與節(jié)流前氣體狀態(tài)參數(shù)p、V、T之間關(guān)系的一般表達(dá)式（見(jiàn)第十一章）：

（10-2）

式中——?dú)怏w的定壓比熱，kJ/(kg.K)對(duì)于理想氣體，由于PV=RT，，由式（10-2）得=0，意指理想氣體節(jié)流時(shí)溫度不發(fā)生變化。對(duì)于實(shí)際氣體，節(jié)流后溫度的變化決定于式（10-2）中的分子的正負(fù)（因>0）?？赡苡腥N情況：時(shí)，>0，節(jié)流后溫度降低；

時(shí)，=0，節(jié)流后溫度不變；

時(shí)，<0，節(jié)流后溫度升高。

為解釋天然氣節(jié)流后溫度降低的物理實(shí)質(zhì)，將式（10-2）用另外一種形式表達(dá)。在熱力學(xué)上，從麥克斯韋關(guān)系式導(dǎo)出的焓的普遍式，可以得出：

利用上式和焓的定義式（H=E+pV），可以得出

（10-3）

式中：

E——內(nèi)能，kJ/kg；

pV——移動(dòng)功，kJ/kg；式（10-3）說(shuō)明主要由內(nèi)能和移動(dòng)功兩部分能量組成。對(duì)所感興趣的天然氣節(jié)流過(guò)程：（1）由于天然氣在絕熱膨脹過(guò)程中，壓力降低、比容增大，此時(shí)必須消耗功來(lái)克服分子間的吸引力。但是由于外界無(wú)能量供給氣體，分子間位能的增加只能來(lái)自分子動(dòng)能的減少，因此產(chǎn)生使氣體溫度降低的效應(yīng)。即

或

（2）對(duì)于天然氣節(jié)流，其移動(dòng)功隨壓力降低而增加。即

或

綜合動(dòng)能和移動(dòng)功的變化，得出>0的結(jié)論清楚說(shuō)明，天然氣節(jié)流后溫度降低。有關(guān)節(jié)流膨脹的詳細(xì)計(jì)算參見(jiàn)本書第十一章。二、積分節(jié)流效應(yīng)實(shí)際節(jié)流時(shí)，壓力變化為一有限值，有限壓力變化所引起的溫度變化，稱積分效應(yīng)，用符號(hào)表示：

（10-4）

式中

、——分別為氣體節(jié)流前、后的溫度，K；

、——分別為氣體節(jié)流前、后的壓力，MPa。由于積分符號(hào)內(nèi)的不僅是壓力的函數(shù)，而且還是溫度的函數(shù)。因此（10-4）不能積分，不可能有精確的解析解。近似計(jì)算時(shí)

（10-5）

式中：——在范圍內(nèi)的平均值。計(jì)算式為

（10-6）

第四節(jié)

天然氣計(jì)量

一、天然氣計(jì)量分級(jí)與儀表配備1、天然氣計(jì)量分級(jí)一級(jí)計(jì)量——油田外輸干氣的交接計(jì)量。二級(jí)計(jì)量——油田內(nèi)部干氣的生產(chǎn)計(jì)量。三級(jí)計(jì)量——油田內(nèi)部濕氣的生產(chǎn)計(jì)量。2、

天然氣計(jì)量?jī)x表的配備1）一級(jí)計(jì)量。油田外輸氣為干氣，排量大，推薦用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置（準(zhǔn)確度±1%）。在有條件的地方應(yīng)選用高級(jí)孔板易換裝置（也稱高級(jí)孔板閥）可以帶壓更換孔板。所選孔板必須由不銹鋼制造，并必須由檢定單位按JJG《天然氣流量測(cè)量用標(biāo)準(zhǔn)孔板》的要求檢定，獲合格證書后方可安裝使用?？装逵?jì)量必須按國(guó)標(biāo)GB2624—81《節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)安裝和使用》及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SYL04—83《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算及安裝。選用準(zhǔn)確度為±0.5%的壓力及溫度變送器。在直管段前安過(guò)濾器。目前，我國(guó)對(duì)天然氣輸量一級(jí)計(jì)量的綜合計(jì)量誤差為±3%，標(biāo)準(zhǔn)孔板可滿足此要求。2）二級(jí)計(jì)量。二級(jí)計(jì)量的介質(zhì)為干氣，選用孔板節(jié)流裝置比較合適（準(zhǔn)確度應(yīng)不低于±1.5%）。由于高級(jí)孔板易換裝置造價(jià)高，為保證檢測(cè)方便，推薦選用普通孔板易換裝置（又稱普通孔板閥）或簡(jiǎn)易孔板易換裝置（又稱簡(jiǎn)易孔板閥）?？蛇x用準(zhǔn)確度為±1%的壓力及溫度變送器，二級(jí)計(jì)量的綜合計(jì)量誤差應(yīng)在±5%以內(nèi)。3）三級(jí)計(jì)量。三級(jí)計(jì)量的介質(zhì)為濕氣，不適合選用孔板計(jì)量，可選用氣體腰輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)等。儀表的準(zhǔn)確度應(yīng)不低于±1.5%，一般為離線檢定，應(yīng)保證拆裝方便，流量計(jì)前應(yīng)配過(guò)濾器。三級(jí)計(jì)量的綜合計(jì)量誤差應(yīng)在±7%以內(nèi)。二、天然氣的計(jì)量?jī)x表天然氣具有濕度小、較清潔、流量大而且流量相對(duì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，油田干氣可選用差壓式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置、氣體渦輪流量計(jì)、旋渦流量計(jì)、渦街流量計(jì)、氣體羅茨流量計(jì)以及旋葉容積式氣體流量計(jì)等。流量計(jì)種類繁多，用于計(jì)量天然氣的主要有兩類。1）容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)是使氣體充滿一定容積的空間來(lái)測(cè)量流量。這類流量計(jì)有腰輪流量計(jì)（羅茨流量計(jì)），濕式流量計(jì)和皮囊式流量計(jì)等。2）速度式流量計(jì)速度式流量計(jì)是利用氣體流通斷面一定時(shí)，氣體的體積流量與速度相關(guān)，可用測(cè)量氣體速度的方法計(jì)量氣體流量。這類流量計(jì)有多種，孔板差壓流量計(jì)就是其中之一，鉆井隊(duì)試氣常用的臨界速度流量計(jì)也屬這一類。新一代氣體流量計(jì)的開發(fā)研究從未中斷過(guò)。質(zhì)量流量計(jì)是世界各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)，這種流量計(jì)不受溫度、壓力和氣體偏差系數(shù)的影響，具有直讀瞬時(shí)和累計(jì)流量的特點(diǎn)，無(wú)需象孔板差壓流量計(jì)那樣進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算。此外，電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、靶式流量計(jì)等都是國(guó)內(nèi)外競(jìng)相開發(fā)的新型流量計(jì)。我國(guó)正在研究的有質(zhì)量流量計(jì)、渦輪流量計(jì)和靶式流量計(jì)等。當(dāng)前，我國(guó)天然氣工業(yè)中使用的流量計(jì)仍以孔板差壓流量計(jì)為主，僅采輸部門的統(tǒng)計(jì)。已占天然氣流量?jī)x表的98%以上。對(duì)于這種流量計(jì)，原石油工業(yè)部在1983年頒布了部標(biāo)準(zhǔn)SYL04—83《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》,該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)孔板計(jì)量有關(guān)的問(wèn)題，諸如對(duì)標(biāo)準(zhǔn)孔板、取壓方式、管道安裝等提出明確規(guī)定。流量計(jì)量本身是一大學(xué)科，其涉及知識(shí)面廣，下面僅對(duì)孔板差壓流量計(jì)和渦輪流量計(jì)作一簡(jiǎn)要介紹。見(jiàn)文[6]。1、孔板差壓流量計(jì)孔板差壓流量計(jì)由標(biāo)準(zhǔn)孔板、取壓裝置、導(dǎo)壓管和差壓計(jì)組成，如圖10-6所示。標(biāo)準(zhǔn)孔板是一塊金屬板，具有與測(cè)量管軸線同心的圓形開孔，其入口直角邊緣加工非常尖銳，安裝時(shí)孔板開孔與測(cè)量管應(yīng)在同一軸線上。氣體通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)孔板時(shí)由于截面積突然縮小，流束將在孔板開孔處形成局部收縮，流速加快，在開孔前后產(chǎn)生壓差。流量愈大，壓差愈大。通過(guò)測(cè)量壓差可計(jì)量流量。由孔板產(chǎn)生的壓差是隨不同取壓位置而變化的。部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)孔板的取壓方式為角接取壓和法蘭取壓兩種。在本節(jié)中，僅講述角接取壓一種。角接取壓是在標(biāo)準(zhǔn)孔板與測(cè)量管壁的夾角處測(cè)取孔板上下游的壓力。圖10-6孔板差壓流量計(jì)示意圖

圖10-7氣體渦輪流量計(jì)示意圖1—測(cè)量管；

2—夾持孔板的部件；3—標(biāo)準(zhǔn)孔板；4—導(dǎo)壓管；5—差壓計(jì)標(biāo)準(zhǔn)孔板所產(chǎn)生的壓差，通過(guò)導(dǎo)壓管將壓差訊號(hào)傳送給差壓計(jì)，并由差壓計(jì)顯示出來(lái)。差壓計(jì)的類型也很多，目前氣田上用的是雙波紋管差壓計(jì)，占所有差壓計(jì)的95%以上。

2、氣體渦輪流量計(jì)置于氣體中的渦輪，其旋轉(zhuǎn)的角速度與被測(cè)氣體的瞬時(shí)流量成正比。渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)減速，由磁性耦合系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器直接顯示被測(cè)氣體的體積值。氣體渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)如圖10-7所示。固定渦輪的中心軸支撐在兩個(gè)軸承上，并安裝在專用支架上。在渦輪的上游和下游處裝有若干片幅射形整流板，用以對(duì)氣流進(jìn)行整流并防止渦流的出現(xiàn)，以提高其線性度。為提高流量計(jì)的可靠性和使用壽命，在傳動(dòng)系統(tǒng)中，裝有油路潤(rùn)滑裝置。

三、氣量計(jì)算1、標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量可按下式計(jì)算：

（10-7）

式中

——標(biāo)準(zhǔn)條件下氣體的體積流量，m3/h；

——常數(shù)，依表示條件而定，流量用標(biāo)準(zhǔn)條件表示時(shí)，=0.0003619；

——流量系數(shù)；

d——工作溫度下孔板開孔直徑，mm；

——相對(duì)密度系數(shù)；

ε——流束膨脹系數(shù)；

——超偏差系數(shù)；

——流動(dòng)溫度系數(shù)；

——孔板上游側(cè)取壓口氣流絕對(duì)靜壓，kPa；

——?dú)饬髁鹘?jīng)孔板時(shí)產(chǎn)生的靜壓，Pa。各系數(shù)和參數(shù)的確定詳見(jiàn)部頒標(biāo)準(zhǔn)SYL04-83中的有關(guān)部分。2、流量計(jì)計(jì)量流量計(jì)可計(jì)量出工作條件下的氣體體積，而要得到標(biāo)準(zhǔn)體積，須進(jìn)行溫度、壓力修正：

式中

p——工作狀態(tài)下的氣體表壓力，MPa；

——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，MPa；

t——工作條件下的氣體溫度，℃；

Q——流量計(jì)指示值，m3。

第五節(jié)氣液分離

從井中采出的天然氣或多或少都帶有一部分液體（凝析油、礦化水）和固體雜質(zhì)（巖屑、砂粒）。這些液體和固體雜質(zhì)帶進(jìn)站場(chǎng)，會(huì)堵塞管線和磨損設(shè)備。因此，在單井井場(chǎng)和多井集氣站都安裝有分離器，對(duì)氣—液、氣—固進(jìn)行初步分離。氣液分離包括相平衡分離和機(jī)械分離。相平衡分離是在一定的分離條件下，將液相物料送進(jìn)分離器進(jìn)行閃蒸，或是將氣相物料送進(jìn)分離器進(jìn)行部分冷凝，兩者都可能分離出氣、液兩相產(chǎn)品。機(jī)械分離主要是靠重力作用，通過(guò)分離器及其部件，實(shí)現(xiàn)氣、液兩相的重力分異，分離成氣、液產(chǎn)品。全面理解氣液分離應(yīng)是相平衡分離與機(jī)械分離的統(tǒng)一。物料經(jīng)過(guò)相平衡分離獲得不同數(shù)量和質(zhì)量的氣液兩相，而機(jī)械分離按兩相密度差異將它們分開。機(jī)械分離的主要設(shè)備是分離器。包括常用的油氣分離器和氣水分離器、輸氣干線上的分水器、進(jìn)壓縮機(jī)前的除塵器等。分離器的類型有立式分離器、臥式單筒分離器、臥式雙筒分離器、球形分離器和臥式三相分離器等類型。無(wú)論其名稱和類型，就分離氣井產(chǎn)出的流體來(lái)說(shuō)，分離器應(yīng)具有以下功能：（1）

實(shí)現(xiàn)液相和氣相的初次分離。例如，氣水井產(chǎn)出的流體包括天然氣和自由水，初次分離要實(shí)現(xiàn)氣、水分開；（2）改善初次分離效果，將氣相中夾帶的霧狀液滴分離；（3）進(jìn)一步將液相中夾帶的氣體分離；（4）在確信氣體中無(wú)液滴、液體中無(wú)氣體時(shí)，連續(xù)地將氣液分別排出分離器。為實(shí)現(xiàn)上述功能，分離器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都有某些共同之處：（1）氣液的初次分離段，一般通過(guò)離心式入口裝置實(shí)現(xiàn)；（2）足夠長(zhǎng)或高的沉降段，使液滴能從氣體中沉降到分離器底部；（3）分離器的氣體出口處都裝有除霧器，捕捉氣流中不能靠自身沉降的微小液滴；（4）分離器的控制閥件及儀表，如液位控制器、薄膜控制閥、出油閥、安全閥、回壓閥、壓力表和溫度計(jì)等附件。以上各點(diǎn)，可參見(jiàn)各種類型的分離器及有關(guān)部件。一、多級(jí)分離器逐級(jí)降低分離器壓力，經(jīng)過(guò)兩級(jí)或兩級(jí)以上的閃蒸或部分冷凝，將氣井所產(chǎn)的流體分離成氣、液兩相的工藝方法稱為多級(jí)分離。在多級(jí)分離流程中，由于最后一次閃蒸分離是在油罐中發(fā)生，因此總是將油罐當(dāng)作氣液分離的最后一級(jí)。多級(jí)分離器的目的在于使氣井所產(chǎn)生的流體在逐級(jí)減壓時(shí)稍事停留以便獲得更穩(wěn)定的液相產(chǎn)品和較高的液相收率。高壓凝析氣田的地面分離流程通常采用多級(jí)分離，目的就是多回收液烴。多級(jí)分離并不意味著分離器用的愈多愈好。兩級(jí)分離的液烴收率比一級(jí)分離略增2—12%

（文獻(xiàn)上介紹的最高數(shù)字為20—25%）。影響液烴收率的因素不僅是分離級(jí)數(shù)，還包括氣井所產(chǎn)流體的組成、分離溫度和壓力等。從經(jīng)濟(jì)效益上看，兩級(jí)以上分離，多增加一臺(tái)分離器的成本，可能超過(guò)這臺(tái)分離器多回收液烴增加的收入。因此，對(duì)于凝析氣田地面分離流程，由兩臺(tái)分離器和一個(gè)油罐組成的三級(jí)分離流程一般認(rèn)為較為合理和經(jīng)濟(jì)。下面介紹確定各級(jí)分離器壓力的方法。第一級(jí)分離器（高壓分離器）的分離壓力取決于井口流壓和進(jìn)干線所需的壓力，其壓力范圍約為4—8MPa。根據(jù)第一級(jí)壓力，利用下面介紹的公式可以確定能獲得較高收率的后面幾級(jí)的分離壓力

（10-8）

（10-9）

（10-10）

式中

R——壓力比；

n——級(jí)數(shù)，n=級(jí)數(shù)－1；

——油罐內(nèi)的壓力；

、、——第一、二、三級(jí)分離壓力。例10-1

已知=6MPa，=0.101MPa。求（1）三級(jí)分離各級(jí)壓力；（2）四級(jí)分離各級(jí)壓力。解：（1）求三級(jí)分離各級(jí)壓力

MPa

（1）

求四級(jí)分離各級(jí)壓力

MPa

MPa

二、分離器的選擇分離器的處理能力與所分離流體的性質(zhì)、分離條件以及分離器本身的結(jié)構(gòu)形式和尺寸有關(guān)。對(duì)于一定性質(zhì)和數(shù)量的處理對(duì)象，則取決于分離器的類型和尺寸。表10-1列出了單筒臥式、立式和球形分離器各方面性能的優(yōu)、中、差比較表，可作為選型參考。選擇分離器的類型主要考慮井內(nèi)產(chǎn)物特點(diǎn)。例如，對(duì)于氣水井和泥砂井適宜選用立式油氣分離器，對(duì)于泡沫排水井和起泡性原油井適宜選用臥式分離器，而對(duì)于凝析氣井則使用三相分離器較為理想。對(duì)于某一類型的分離器，其銘牌上都標(biāo)有工作壓力、溫度、直徑、高度和日處理量等參數(shù)，也就是根據(jù)這些參數(shù)選擇分離器。其它參數(shù)已定，主要的是計(jì)算氣、液日處理量是否滿足要求。在國(guó)外經(jīng)常通過(guò)查圖表來(lái)確定分離器的處理量，氣液處理量的計(jì)算方法很多。下面介紹一種較簡(jiǎn)單、實(shí)用的計(jì)算氣體通過(guò)能力的計(jì)算式

（10-11）

和

（10-12）

式中

ν——根據(jù)分離器橫截面積計(jì)算的氣體表觀速度，m/s；

A——分離器的橫截面積，m2；

q——在分離條件下的氣體處理量，m3/s；

——在分離條件下液體密度，kg/m3；

——在分離條件下氣體密度，kg/m3；

K——經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，對(duì)于立式分離器K=0.018—0.107，平均取0.064；對(duì)于臥式分離器

K=0.122—0.152，平均取0.137。對(duì)式（10-11）和（10-12）進(jìn)行必要的狀態(tài)和實(shí)用單位換算，日處理氣體能力為

（10-13）

式中

——分離器日處理量，104m3/d；

D——分離器內(nèi)徑，m；

p——分離器工作壓力，MPa；

T——分離器工作溫度，K；

Z——在p、T條件下的偏差系數(shù)。液體通過(guò)能力取決于液體在分離器中停留的時(shí)間。對(duì)于凝析氣井，停留時(shí)間應(yīng)保證在分離條件下氣液兩相建立相平衡；對(duì)于泡沫排水井，停留時(shí)間應(yīng)考慮泡沫的需要。可通過(guò)下式計(jì)算停留時(shí)間

（10-14）

式中

W——分離器日處理液量，m3/d；

V——液體停留體積，m3；

t——液體停留時(shí)間，min。

表10-1

幾種分離器性能比較表性

能

參

數(shù)臥式

(單筒）立式球形分離效率優(yōu)中差分離所得液烴的穩(wěn)定程度優(yōu)中差適應(yīng)各種情況（如間隙流）的能力優(yōu)中差操作的靈活性（如調(diào)整液面高度）中優(yōu)差處理雜質(zhì)的能力差優(yōu)中處理起泡原油的能力優(yōu)中差單位處理量的分離器價(jià)格高中低作為移動(dòng)式使用的適應(yīng)性優(yōu)差中平面大小中立面高低中安裝的簡(jiǎn)易程度中難易檢查和保養(yǎng)的簡(jiǎn)易程度易繁中

天然氣開采中還有兩類分離器值得重視：1）旋風(fēng)分離器，為分離氣流中顆粒，僅靠重力是不盡合理的，重力分離器的尺寸會(huì)做得很大，多消耗鋼材。在生產(chǎn)中還利用離心力來(lái)增大分離效果，體積可做得很小。氣流從切線方向通過(guò)進(jìn)口管進(jìn)入分離器內(nèi)，并在其內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，密度較大的顆粒被拋到器壁上，由于其重力和氣流帶動(dòng)顆粒向下運(yùn)動(dòng)，達(dá)到圓錐體底部后被排出，氣流則折回向上，形成旋流，從出口管流出。2）三相分離器，用來(lái)分離和脫出可能出現(xiàn)的游離水，尤其像凝析氣田開采中、后期，采出的液體中常常是凝析油含水，不僅要?dú)庖悍蛛x，還要油水分離，它靠油水密度差和分離器內(nèi)安裝堰板來(lái)實(shí)現(xiàn)油水分離。見(jiàn)文[1-11]。第六節(jié)天然氣水合物

天然氣水合物是在天然氣開采、加工和運(yùn)輸過(guò)程中在一定溫度和壓力下天然氣中的某些烴類（C1-C5）組分與液態(tài)水形成的冰雪狀復(fù)合物（由氣體分子嵌入水的晶格中組成）。嚴(yán)重時(shí),

這些水合物能堵塞井筒、管線、閥門和設(shè)備,

從而影響天然氣的開采、集輸和加工的正常運(yùn)行。天然氣水合物發(fā)現(xiàn)于19世紀(jì)初。關(guān)于水合物結(jié)構(gòu)和生成條件的數(shù)據(jù)多半是20世紀(jì)30

年代獲得的。從20世紀(jì)60年代開始,

原蘇聯(lián)、美國(guó)、

荷蘭相繼開展了水合物的結(jié)構(gòu)與熱動(dòng)力學(xué)研究。70年代初,

原蘇聯(lián)科學(xué)家論證了地殼中存在有水合物生成帶并可能形成大的工業(yè)水合物礦藏。之后,

美國(guó)在深海鉆探中發(fā)現(xiàn)了海底水合物實(shí)物,

原蘇聯(lián)發(fā)現(xiàn)了世界上第一個(gè)水合物礦藏——麥索亞哈氣田。80年代以來(lái),對(duì)氣水合物的研究已相當(dāng)普遍和深入了。目前,

國(guó)外在水合物方面的研究重點(diǎn)是:（1）

水合物的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、物理化學(xué)性質(zhì)以及形成、分離的熱動(dòng)力學(xué);（2）

天然氣工業(yè)處理系統(tǒng)中水合物的預(yù)報(bào)和清除,

水合物生成抑制劑的應(yīng)用;（3）

水合物地質(zhì)學(xué)、水合物分布與儲(chǔ)量計(jì)算;（4）

水合物地球物理普查;（5）

水合物地球化學(xué)和找礦標(biāo)志;（6）

水合物礦物開采方法等。水合物在工業(yè)上至少還具有以下有前途的利用途徑:（1）

海水的淡化,目前已形成系統(tǒng)的工業(yè)裝置;（2）

氣體儲(chǔ)存和運(yùn)輸;（3）

降低天然氣含水量,

提高氣體壓力,

利用結(jié)晶水合物制冷;（4）

雙組分和多組分氣體和液體混合物的分離;（5）

大陸之間天然氣的運(yùn)輸;（6）

利用水合物進(jìn)行同位素濃縮;（7）

利用水合物制造特種水泥。水合物有很高的吸附氣體的能力,1體積的水合物可含200倍于這個(gè)單位的氣體。據(jù)預(yù)測(cè),地殼中氣水合物的氣藏儲(chǔ)量要比常規(guī)天然氣的儲(chǔ)量大好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。原蘇聯(lián)院士A.A特羅菲姆克認(rèn)為:“有利于天然氣水合物形成條件的地區(qū)占陸地面積的27%,

其中大部分分布在凍土層中;

在90%的世界海洋中都具備水合物生成的有利溫度和壓力條件,

可見(jiàn)天然氣水合物作為一種新的礦產(chǎn)資源,

將在21世紀(jì)或人類未來(lái)能源中具有極大的潛力。水合物象冰,

它既可存在零下溫度,

又可存在零上溫度環(huán)境中。水合物具有比其它冷凝相氣體低幾十倍的平衡壓力。

當(dāng)溫度達(dá)到水合物生成的臨界值時(shí),

即使氣體不能液化,

仍可生成水合物。

本節(jié)主要介紹天然氣開采，集輸過(guò)程中水合物生成條件及防治方法，以避免對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害。見(jiàn)文[12]。一、天然氣水合物的生成條件水合物的主要生成條件有:（1）有自由水存在,天然氣的溫度必須等于或低于天然氣中水的露點(diǎn);（2）低溫,

體系溫度必須達(dá)到水合物的生成溫度;（3）高壓。除此之外,在下列因素的影響下,也可生成或加速天然氣水合物的生成,

如高流速、

壓力波動(dòng)、氣體擾動(dòng)、H2S、CO2等酸性氣體的存在和微小水合物晶核的誘導(dǎo)等。在同一溫度下,

當(dāng)氣體蒸汽壓升高時(shí),

形成水合物的先后次序分別是硫化氫→異丁烷→丙烷→

乙烷→二氧化碳→甲烷→氮?dú)?。在確定巖石孔隙中水合物生成條件時(shí),必須考慮多孔介質(zhì)中毛細(xì)管現(xiàn)象的影響。間隙水生成水合物比自由接觸時(shí)需要較低的溫度或較高的壓力。二、天然氣水合物的結(jié)構(gòu)與分類天然氣水合物是水和烴類氣體物理化學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物,從外表看類似于冰或雪,

是白色結(jié)晶體。按目前的認(rèn)識(shí),

氣體處在水合物晶格的水分子節(jié)點(diǎn)之間的空穴中,

水合物分子是依靠范德華力保持著平衡,

根據(jù)X射線對(duì)天然氣水合物結(jié)構(gòu)的分析,

氣體水合物的主晶格有三種結(jié)構(gòu)類型,

即Ⅰ型和Ⅱ型、和H型結(jié)構(gòu)，如圖10-8所示（只列出兩種）。Ⅰ型水合物為立方晶體結(jié)構(gòu)，分布最廣泛，、乙烷兩種小分子量烴和N2、CO2和H2S等非烴類分子，Ⅱ型水合物為菱形晶體結(jié)構(gòu)，除包含Ｃ１、Ｃ2外，較大“籠單元”（水合物晶體中水分子間的空穴）可容納丙烷、異丁烷等烴類。H型結(jié)構(gòu)為六方晶體結(jié)構(gòu)，其大的“籠單元”可接納直徑超過(guò)異丁烷的分子，如異戊烷和直徑在7.5-8.6(=10-10m)之間的分子,它早先只在實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn),1993年在美墨西哥灣大陸斜坡發(fā)現(xiàn)了它的天然產(chǎn)物。三、天然氣水合物生成條件的預(yù)測(cè)圖10-8天然氣水合物結(jié)構(gòu)和晶格A—Ⅰ型結(jié)構(gòu)

B—Ⅱ型結(jié)構(gòu)目前,有很多可供選擇的確定天然氣水合物生成壓力和溫度的方法,大致可分為圖解法、經(jīng)驗(yàn)公式法、相平衡計(jì)算法和統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)法四大類。目前廣泛應(yīng)用的要數(shù)圖介法。1、圖解法圖解法主要有根據(jù)相對(duì)密度曲線和節(jié)流曲線預(yù)測(cè)水合物生成條件的兩種方法。1）相對(duì)密度曲線法圖解法在礦場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中非常方便，是一種有效的方法。天然氣從井底到井口，

從井口到集氣站,

又從集氣站到用戶,

沿線的溫度和壓力要逐漸降低,

如需確定各點(diǎn)是否生成水合物,

可利用圖10-9甲烷和天然氣相對(duì)密度為0.6、0.7、0.8、0.9和1.0的五種，引自文[3]。天然氣預(yù)測(cè)生成水合物的壓力和溫度曲線。曲線上每一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度,

即為該點(diǎn)壓力條件下水合物的生成溫度。每條曲線的左區(qū)是水合物生成區(qū),

右區(qū)是非生成區(qū)。2）節(jié)流曲線法

天然氣在開采、輸送過(guò)程中,

通過(guò)節(jié)流閥時(shí)將產(chǎn)生急劇的壓降和體積膨脹,

溫度將驟然降低,

如需判斷在某一節(jié)流壓力下是否形成水合物,

可利用密度為0.6、0.7、0.8、0.9和1.0的天然氣節(jié)流壓降與水合物關(guān)系圖。見(jiàn)圖10-10～圖10-12（此處列出三種，引自文[3]）。2、經(jīng)驗(yàn)公式法

1）

波諾馬列夫（俄）法波諾馬列夫?qū)Υ罅繉?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸整理,得出不同密度下天然氣水合物生成條件方程:

當(dāng)T〉273.1K時(shí)Lgp=-1.0055+0.0541(B+T-273.1)

（10-15）

當(dāng)T≤

273.1K時(shí)Lgp=-1.0055+0.0171(B1-T-273)

（10-16）

式中

p——壓力，kPa；T——水合物平衡溫度，KB，B1——與天然氣密度有關(guān)的系數(shù)，見(jiàn)表10-2

——?dú)怏w相對(duì)密度。表10-2

B和B1系數(shù)表0.560.600.640.660.680.700.750.800.850.900.951.0024.2517.6715.4714.7614.3414.0013.3212.7412.1811.6611.1710.7777.4064.2048.6046.9045.6044.4042.0039.9037.9036.2034.5033.10

例10-1

已知天然氣的摩爾組成如下表所示，求天然氣在9.56Co時(shí)的水合物生成壓力。組

分C1C2C3C4N2CO2合計(jì)摩爾分?jǐn)?shù)（yi,f）0.7840.0600.0360.0240.0940.0021．000

解

根據(jù)氣體組成數(shù)據(jù)，求得氣體相對(duì)密度

=0.6933由表10-2用內(nèi)插法求得

因T=273+9.5574=282.6

〉273K,所以

2)

水合物生成條件預(yù)報(bào)的二次方多項(xiàng)式天然氣密度為0.6～1.1的多種天然氣在壓力低于30MPa時(shí),生成水合物的條件方程為:

（10-17）

式中：α──在T=273.1K時(shí)生成水合物的平衡壓力;K.，β──

與天然氣密度有關(guān)的系數(shù)，見(jiàn)表10-3表10-3

系數(shù)

K和β與天然氣密度的關(guān)系

相對(duì)密度

0.560.60.70.80.91.01.1

K

0.0140.0050.00750.010.01270.0170.02

β

1.121.000.820.700.610.540.46

圖10-9

水合物生成壓力—溫度曲線圖10-10

不生成水合物時(shí)膨脹狀態(tài)（）

圖10-11—不生成水合物時(shí)膨脹狀態(tài)（）圖10-12—不生成水合物時(shí)膨脹狀態(tài)（）

3、相平衡計(jì)算法1941年卡茲提出了應(yīng)用相平衡常數(shù)來(lái)計(jì)算天然氣水合物的生成條件,其計(jì)算方法與多組分體系的露點(diǎn)計(jì)算法相類似，參見(jiàn)本書第三章。四、預(yù)防生成水合物的方法水合物若在井底、井口針形閥、場(chǎng)站設(shè)備或集輸管線中生成，會(huì)降低氣井產(chǎn)能，嚴(yán)重影響氣井正常生產(chǎn)，甚至?xí)斐赏．a(chǎn)事故。因此，如何防止水合物的生成是采氣工藝中應(yīng)該特別研究的問(wèn)題。如前所述，天然氣中含水分是生成水合物的內(nèi)在因素。因此，脫除天然氣的水分是杜絕水合物生成的根本途徑。管道中有水合物堵塞現(xiàn)象，打開閘門，放空卸壓，可介除水合物堵塞，這是一種應(yīng)急措施。此外，還有兩種防止地面流程中生成水合物的有效措施。1、提高節(jié)流前天然氣的溫度將節(jié)流前的天然氣溫度提高，使節(jié)流后溫度高于水合物生成的溫度，這樣就可達(dá)到預(yù)防節(jié)流后生成水合物的目的。2、天然氣中注入抑制劑向天然氣中注入各種能降低水合物生成溫度的天然氣水合物抑制劑。常用的抑制劑有甲醇、乙二醇（EG）、二甘醇（DEG）等。甲醇、乙二醇和二甘醇的物理化學(xué)性質(zhì)如表10-4所示。國(guó)外還有采用動(dòng)力抑制劑防治水合物。表10-4

常用水合物抑制劑的物理化學(xué)性質(zhì)項(xiàng)

目甲醇乙二醇二甘醇三甘醇四甘醇分子式CH3OHCH2CH2(OH)2O(CH2CH2OH)2(C2H2O)2C2H4(OH)2(C2H2O)3C2H4(OH)2分子量32.0462.07106.1150.2194.2冰點(diǎn)，（℃）

－11.5－8.3－7.2－5.6沸點(diǎn)（760mmHg）（℃）64.7197.3245.0287.4327.3相對(duì)密度0.7915()1.10881.11841.12541.1282與水溶解度（20℃）完全互溶完全互溶完全互溶完全互溶完全互溶絕對(duì)粘度（20℃）mPa.s0.59321.535.747.8

汽化熱，（J/g）1101

348416

比熱，[J/（g.K）]2.52.32.32.2

理論熱分解溫度（℃）

165164.4206.7237.8實(shí)際使用再生溫度（℃）

125148.9—162.8176.7—196.1204.4—223．9性狀無(wú)色易揮發(fā)的易燃液體甜味無(wú)色的粘稠液體無(wú)色無(wú)臭的粘稠液體中等臭味的稠粘液體中等臭味的稠粘液體甘醇類的醚基和羥基團(tuán)形式相似于水的分子結(jié)構(gòu)，與水有很強(qiáng)的親合力。向天然氣中注入的抑制劑與冷卻過(guò)程凝析的水形成冰點(diǎn)很低的溶液，天然氣中的水汽被高濃度甘醇溶液所吸收，導(dǎo)致水合物生成溫度明顯下降。甘醇水溶液冰點(diǎn)見(jiàn)圖10-13。甲醇和乙二醇用得最多。甲醇可用于任何操作溫度場(chǎng)合，它的沸點(diǎn)低，適用于低氣流溫度場(chǎng)合，價(jià)格也低。約有3%質(zhì)量可溶于液烴中，同時(shí)也能溶于水?；厥占状嫉慕?jīng)濟(jì)性很差。如果氣流中有凝析水，就需要多加些甲醇。甲醇具有中等毒性。乙二醇無(wú)毒，但沸點(diǎn)比甲醇高得多，蒸發(fā)損失量小，可再生重復(fù)使用，適用于處理量大的站場(chǎng)，如在天然氣加工廠進(jìn)口處注入。1）、抑制劑作用下水合物生成溫度降的定量關(guān)系通過(guò)加入水合物抑制劑，水合物的生成溫度就會(huì)降低，哈默斯密特（Hammerschmidt）第一次提出了天然氣水合物生成溫度降ΔT與抑制劑水溶液質(zhì)量百分濃度（W%）的半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式

（10-18）

式中

M——抑制劑分子量；

W——抑制劑溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%；ΔT——水合物生成溫度降，℃；

K——與抑制劑種類有關(guān)的常數(shù)，甲醇、乙二醇、異丙醇、氨等取1297.2，氯化鈣取

1200，二甘醇取2427.8、乙二醇1222.2。2）、所需抑制劑量的確定所需抑制劑用量包括兩部分，一是為保證水合物生成溫度降低所必須的抑制劑用量；二是為轉(zhuǎn)入汽態(tài)飽和氣體所必須的抑制劑用量。通常電解質(zhì)溶液的飽和蒸汽壓低于由氣流中凝析出來(lái)的純水的飽和蒸汽壓，因此轉(zhuǎn)入汽態(tài)的電解質(zhì)抑制劑量可忽略不計(jì)。而用醇類作抑制劑時(shí)，這一部分量就不可忽略。以電解質(zhì)為抑制劑時(shí)，抑制劑的單位耗量可由下述關(guān)系確定

（10-19）

式中

W1——在抑制劑加入點(diǎn)天然氣的含水量，克/cm3

W2——出口氣流中的最終含水量，克/cm3；

C——加入抑制劑的質(zhì)量濃度，%；

K——回收抑制劑的質(zhì)量濃度，%?；厥找种苿┑臐舛菿是根據(jù)必要的水合物生成溫度降的設(shè)定值來(lái)確定。當(dāng)確定甲醇抑制劑用量時(shí)，必須考慮為建立平衡關(guān)系轉(zhuǎn)化為氣相的那一部分抑制劑用量。在給定和回收溶液濃度時(shí)，為防止水合物生成所需的甲醇單位耗量可由下式確定：

（10-20）

α值在給定甲醇溶液濃度時(shí)轉(zhuǎn)化為氣相的甲醇量，與溫度和壓力有關(guān)，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算

（10-21）

式中

p——壓力，MPa；

T——溫度，K。3）、抑制劑噴注參數(shù)的計(jì)算以噴注乙二醇為例，介紹幾個(gè)噴注參數(shù)的計(jì)算。（1）貧液濃度的選擇所謂貧液，是指尚未與濕氣接觸的新鮮乙二醇或再生后達(dá)到濃度要求的乙二醇。貧液濃度愈濃，吸收水汽的效果愈好。但是，在低溫下濃度過(guò)高的甘醇可能結(jié)晶。例如，95%（質(zhì)量）的二甘醇在－20℃時(shí)就會(huì)結(jié)晶。對(duì)于乙二醇，建議使用60—80%（質(zhì)量）的濃度更為有利，因?yàn)樵谶@個(gè)范圍內(nèi)是乙二醇的非結(jié)晶區(qū)。四川氣田一般使用65—70%（質(zhì)量）濃度的乙二醇。（2）富液濃度的計(jì)算所謂富液，是指吸收了濕氣水分的乙二醇稀釋液。