油水体系水合物生成与堵塞机理研究进展

王 成，刘 妮，孟 斐

（上海理工大学 能源与动力工程学院 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海 200093）

气体水合物是水与甲烷、二氧化碳等气体分子在低温高压下形成的一种非化学计量的笼状晶体包络物[1]。近年来，随着油气开采不断向深海领域拓展，管输温度越来越低，压力越来越高，使得水合物很容易在油气输送管线中形成并使其堵塞，从而带来严重的安全隐患[2]。因此，如何防止水合物堵塞已经成为石油天然气管输体系中的研究热点。目前，水合物的防治方法主要包括热力学抑制和风险控制两种[3]。热力学抑制主要包括对管路绝热保温，该方法效果最好，但成本较高；或注入甲醇、乙二醇等热力学抑制剂来改变水合物生成的热力学条件。然而当油田全面开采时，必须向管道中注入大量的热力学抑制剂（约40%（φ）），因此该方法在实际开采应用时经济性低并且会带来相应的环境污染问题[4-5]。风险控制因具有加剂量小（1%～2%（φ））、低成本和环境污染小等优点，受到国内外研究者的关注。风险控制主要有两类添加剂：动力学抑制剂和阻聚剂。动力学抑制剂通过延缓或抑制水合物成核和生长速率，以延长水合物生成诱导时间，但抑制效果常受过冷度的影响。阻聚剂通过防止水合物颗粒的并聚，使它们以小颗粒的形式分散在体系中，从而以水合物浆液的形式在管内稳定流动，不仅能有效防止水合物堵塞管路，还能提高输气效率[6-8]。为了更好地开展水合物风险控制，保障深海油气流动安全，国内外学者对水合物的生成与堵塞进行了大量研究。……