[发明专利]一种模拟环流海底管道水合物堵塞的预警方法

说明书

一种模拟环流海底管道水合物堵塞的预警方法，其属于管道流动安全技术领域。该方法中包括水合物生成、运输和沉积过程及受抑制剂影响对水活性造成对水合物生成的影响；实现了在不同种类、不同浓度抑制剂作用下区域性海底输气管道堵塞风险的预测，为现有的区域性海底输气管道流动安全风险预测和评估提供了解决方案；该方法能不仅能够预测该区域海底管道的整体水平，同时能较精确对不同风险的每段海底管道进行处理，降低海底管道输运风险，对海底输气管道的流动安全的被动监测和处理转为主动预测和应对。该方法可以对海底管路的流动安全进行的判断，具有成本低、覆盖广、效率高的特点，对流动安全问题提供数据和评价，提高海底天然气运输的安全性。

技术领域

本发明属于海底输气管道预警技术领域，具体涉及一种含有抑制剂的水合物海底输气管道的流动安全预警方法及系统。

背景技术

天然气水合物作为一种笼型化合物，是甲烷气与水在低温、高压条件下形成的固体化合物。在油气开采和运输过程中，特别是深水环境下的低温高压更有利于水合物的生成，然而不能现场处置造成天然气水合物堵塞管路的情况，则会严重影响油气开采效率，因此，对管路中由于水合物堵塞引起的流动安全问题进行研究是解决以上问题的基本保障。

本模拟用的抑制剂主要针对工业上用的抑制剂，如甲醇、乙醇、乙二醇、氯化钠、氯化钾等。其中水合物热力学抑制剂(THIs)，主要包括甲醇、乙醇、乙二醇等，跟其他种类抑制剂不同的是这类抑制剂能够通过影响水的活性从而较大程度的降低管路系统中的过冷度，最终抑制水合物的生成。并在通过添加热力学抑制剂已经在油气生产中得到了广泛的应用，60多年来通过调节抑制剂的浓度成功抑制水合物在管路线中的生成。

目前的流动安全评价无法得到海底管道内水合物生成堵塞过程的实时图像，且目前没有针对不同浓度的热力学抑制剂影响下海底输气管道输运过程中的流动安全问题的解决方案。如何实现针对区域性海底管道堵塞风险的预测，将对海底管道流动的被动监测和处理转化为主动预测和应对是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种新的区域性考虑热力学抑制剂影响的海底输气管道堵塞风险预测方法及系统。本发明实现对区域性海底输气管道堵塞风险预测，实现成本低、覆盖广、处理效率高，达到提高海底管道流动的整体安全性。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：一种区域性海底输气管道堵塞风险预测方法，包括以下步骤：

S1、收集区域内所有管道的基础信息，包括管道内径、管道外径、管道长度、管道材料、环境温度、抑制剂种类、抑制剂浓度、流体温度、流体进口压力等。通过输入参数以及海底输气管道进口的流体压力以及流体温度得到水合物平衡三相点；

S2、根据抑制剂的种类以及抑制剂的浓度，从预设系统内调用相应的模型，得到海底管路系统水的活性，从而计算得出过冷度；

S3、基于管道系统过冷度，通过水合物生成的一阶动力学公式来计算水合物生成量，获得管路的水力直径随温度以及压力的变化趋势；

S4、当海底管道水利直径过小，管路进出口两端压差达到预设值时，认定海底管道发生堵塞，判断预警系统的状态，对平台设备提示预警信息。

进一步地，所述步骤S2包括：

ΔT_sub＝(t_eq-Δt_I)-t；

ΔT_sub代表为控制系统的过冷度，t_eq代表为控制系统的平衡温度，t代表为控制系统的温度，Δt_I代表由于抑制剂的存在导致的平衡温度的偏移。

Δt_I＝-72ln[α_W·(1-x_I)]；

当抑制剂为乙二醇时，