[发明专利]一种用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置和方法。

背景技术

各种低沸点的烃如甲烷、乙烷、丙烷和二氧化碳、硫化氢等存在于天然气和其他石油流体中，同时水也以不同的量与这些石油流体组分混合。在低温高压下，当这样的石油流体成分或其他水合物形成物与水混合时，可以形成气体水合物，这种气体水合物是水和轻烃等小分子气体形成的笼形晶体。在开采和输送天然气和其他石油流体过程中这些笼形水合物可能堵塞管路，给石油和天然气的开采或输送带来困难。例如在约1MPa的压力下，乙烷在低于4℃的温度下可形成水合物，在3MPa的压力下乙烷在低于14℃的温度下可形成水合物。而这些温度和压力对于生产和输送天然气和其他石油流体的许多操作环境而言并非不常用。

传统使用甲醇、乙二醇等热力学抑制剂是通过改变水合物生成的热力学条件来避免和防止水合物生成。但是，此类抑制剂具有浓度高(10～60wt％)、耗量大、成本高和毒性强污染环境等缺点，已经不能满足诸如海上油气开采作业等要求。目前主要采用低剂量抑制剂来替代传统抑制剂的使用。

关于低剂量抑制剂性能研究，目前国内外主要采用高压反应釜。高压反应装置一般是模拟实际气田操作的温度和压力，以与实际气田组成相同或相近的气体在一个小型反应釜内进行水合物的生成实验，以搅拌代替实际流体的流动状态，通过水合物反应放热、降压等现象指示水合物的形成。但是，现有的模拟装置难以模拟实际操作的复杂条件，导致对低剂量抑制剂的评价不够准确。

因此，现有技术有待于完善和发展。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置和方法，以准确的评价低剂量抑制剂，使其实验室作用效果和实际油田使用效果大致符合。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置，包括：

供气系统，控制天然气达到一定压力和湿度后通入循环回路系统；

循环回路系统，使天然气在管道中循环，模拟天然气水合物在管道中的生成；

抑制剂添加系统，用于向循环回路系统注入低剂量抑制剂；

测量和数据采集系统，测量和采集实验过程中的数据；

冷却系统，用于降低循环回路系统的温度。

所述的用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置，所述供气系统包括气源、加湿装置和增压装置。

所述的用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置，所述循环回路系统包括磁力循环泵和环形管道和气液分离装置。

所述的用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置，所述循环回路系统进一步包括用于排除多余液体的气液分离装置。

所述的用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置，所述环形管道的低洼处和水平处分别设有透明视窗。

所述的用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置，所述测量和数据采集系统测量和采集系统中的温度、压力、流量流速以及湿度数据。

所述的用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置，整个装置最大承受压力为15MPa。

所述的用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置，所述环形管道长度为20米。

一种用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的方法，采用所述的用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置，并包含以下步骤：

a、将低剂量抑制剂置于抑制剂添加系统中；

b、用天然气吹扫整个工艺管线和装置；

c、通过供气系统将天然气进行加湿、加压后通入循环回路系统中；

d、开启冷却系统，缓慢降温；

e、通过天然气的湿度和体系含水量计算低剂量抑制剂的注入速率，向循环回路系统中流动的天然气注入低剂量抑制剂；

f、通过测量和数据采集系统判断体系水合物生成情况以及生成诱导期，从而确定低剂量抑制剂的效果。

所述的用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的方法，所述步骤a中，将低剂量抑制剂配置成浓度范围在0.01％-5％之间的浓度。

采用上述方案，本发明的装置和方法可以模拟水平管道、地形低凹管段、停输以及停输后再启动等不同工况下的水合物流动情况，尽可能近似于实际油田中的高压、低温复杂情况，用于天然水合物的低剂量抑制剂的研究，可以提供准确的评价，使其实验室作用效果和使用效果大致符合。通过在循环回路的环形管道中设置透明视窗，可以直接对水合物的形成过程进行观测，提供更直观的研究效果。

附图说明

图1是本发明装置的一种实施方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。