[发明专利]一种用于模拟水合物堵塞的海底输气管道运输的预警方法

说明书

一种用于模拟水合物堵塞的海底输气管道运输的预警方法，属于管道流动安全技术领域。该方法模拟海底输送管道流动过程中物理、化学变化，揭示海底管道内水合物的生成、输运、沉积对管道流动安全的影响，将水合物考虑到管道流动安全中，以期为海底管道堵塞判定提供参考，更好地为海域输气管道运输提供技术支撑，具有现实和科学意义。本发明对海底管路水合物生成进行初步的预测，并对海底油气输运的流动安全问题提供数据和评价，实现成本低、覆盖广、效率高，提高了海底天然气运输的安全性。

技术领域

本发明涉及一种用于模拟水合物堵塞的海底输气管道运输的预警方法，属于油气管道预警技术领域。

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。

目前的流动安全评价无法做到对天然气水合物在管路中堵塞状态的整体观测，也无法得到水合物生成堵塞过程的实时图像，无法为海底油气管道输运过程中的流动安全问题的解决提供基础数据。因此，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，提供一种用于模拟水合物堵塞的海底输气管道运输的预警方法。本发明实现对区域性海底油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：一种用于模拟水合物堵塞的海底输气管道运输的预警方法，该方法包括以下步骤：

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、流体温度、流体进口压力；通过输入参数以及海底油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、基于物理条件，水合物生成量不能为负值，所以限定若在过冷度模块中，得到的过冷度为负值或者等于0，则认为没有水合物生成；若过冷度大于0则认定管路中发生相变，有水合物生成；

ΔT_sub＝te_q-t；

其中，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；

基于海底管道系统的过冷度以及气水交界面积，得到系统总的水合物生成量；

其中，表示单位时间内水合物生成量，F_k代表水合物的生成系数，其取值跟海底管道中流体的流型有关，C₁、C₂是常数，M_g代表系统流体的平均摩尔质量，代表系统流体的平均密度，A代表控制系统内气水交界面积；

A＝A_drop+A_film；

其中，A_drop代表系统内分散在气相中的液滴的气水交界面积，A_film代表系统内海底管道管壁上液膜的气水交界面积；

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，获得水力直径随温度以及压力的变化趋势；