高压水合物预测模型.pdfVIP

2008年第9期 内蒙古石油化工 189 高压水合物预测模型 杨 凌h。，叶长青。 (1．西南石油大学研究生院；2．中国石油化工股份有限公司西南油气分公司川东北采气厂； 3．中石油采气工程研究院) 摘 要：随着高压气井的不断勘探与开发，高压条件下天然气水合物形成条件的预测愈加重要。目 前的模型由于忽略了水合物晶格变形与气体的溶解，不能应用于高压水合物的预测。本文建立了综合考 虑了水合物晶格变形、气体溶解的预测模型，该模型更加符合实际情况。基于以上理论，编制了计算程 序，利用文献实验数据对模型进行了验证。结果表明：本文建立的模型可用于高压条件水合物生成的计 算。 关键词：高压；水合物；预测模型 在天然气开采、集输过程中，在地面管线和井筒 lOOmPa下，水合物晶格体积0．5 的变化，会造成 发生温度压力变化时，极易生成水合物，水合物会对 分解压力15 的变化，表明水合物晶格体积变化对 油管、计量孔板、地面管线造成堵塞和阻碍设备的热 水合物的准确预测有着重要的影响。 传导等危害，严重影响气井生产，甚至会危及人与设 1 水合物相模型 备的安全，水合物预测已成为高压气田开发中的难 Vdw—P模型假设水合物相为理想固体溶液， 题之一。 水合物是在定容条件下生成的，即标准态(空水合物 目前预测水合物生成条件的热力学模型几乎都 晶格)的水合物摩尔体积和水合物摩尔体积相等。 是以经典统计热力学为基础。Van der Waals和 那么水合物形成过程中自由能的变化仅仅是由于水． Platteeuw[1 (1959)提出了一个基于经典吸附理论 合物空穴中填充了气体小分子引起，而与气体分子 的基础模型，该模型预测结果和水冰点很相近，误差 的大小和组成无关，如图1所示。 较大，但以后的预测模型大都是在该模型的改进型。 1972年，Parrish和Prausnitz[。 将VdW—P模型推 ／厂一 c ．．，．． ，， 。 ． ． ‘ ． 广应用到多元气体组分体系中；Ng和RobinsonL3] (1976)对该VdW—P模型中的项作了经验修正，使 预测结果得到改善；1985年John和Holder[43对模型 做了合理的修正。学者主要集中在水合物模型 Langmuir常数计算的改进，优化各组分势能模型的 图1 客体分子对水合物体积无影响(vP=v“) 参数，使预测结果与实验结果误差最小，这种通过势 水在水合物的化学位可以表示为每个客体分子 能参数的优化来补偿vdW—P模型假设的不合理。 在每个空穴占有率的函数： 这些模型都忽略了水合物晶格变形与气体的溶解， ==g 口+ RTXv In(1一 f ) (1) 这对于低压水合物预测不会带来较大误差，但对于 在(1)式中，认为在空的水合物晶格中，在给定 高压水合物预测误差较大，必须加以校正。 温度、体积下为已知，空的水合物晶格体积与平衡时 Lundgaard和Mollerup认为，气体在水中的溶解度 水合