公式法预测天然气水合物形成条件及其评价

邵聪 诸林 何阳东 何京玲 李璐伶

西南石油大学化学化工学院

天然气与水在低温高压下会形成笼型结构的固体水合物[1-2]。在天然气开采过程中，水合物的形成会造成井筒堵塞、气井产量减少、井筒内部结构损坏等危害；在天然气管输过程中，水合物的形成会造成管道堵塞、天然气的输送量减少、管线的压差增大、管件损坏等危害[3-6]。为了避免水合物形成，除了添加水合物抑制剂外，还可改变温度压力条件，使水合物不能形成。因此，对水合物的形成条件进行预测十分必要。天然气水合物形成条件的预测主要有热力学模型法[7]、公式法[8]和图像法[9]。热力学模型法精度高，但计算过程复杂；图像法受人为因素影响较大，准确度难以保证；公式法因计算过程简单、方便工程应用而备受关注。本文介绍了8种公式法，并在已知压力计算温度和已知温度计算压力两种情况下，评价其对非酸性天然气、高含CO2的酸性天然气及高含H2S的酸性天然气水合物形成条件的适应性。

1 计算公式

影响天然气水合物形成的因素主要有温度、压力、组成等条件。根据考虑组成的影响与否，学者们利用公式化计算方法拟合了不同的公式预测水合物形成条件。

1.1 不考虑天然气组成

不考虑组成的影响，只考虑压力对水合物形成温度的影响，Hammerschmidt于1934年拟合了天然气水合物形成温度与压力的简易方程如式(1)[10]。

T=1.24×p0.285+273.15

(1)

式中：T为天然气水合物形成温度，K；p为水合物形成压力，kPa。

1.2 考虑天然气组成的相对密度

由于不同地区天然气的组成差异较大，因此，其水合物的形成条件也存在差异。……