石油学报

作者：魏纳, 裴俊, 蔡萌, 李海涛, 赵金洲, 张烈辉, 薛瑾

单位：1. 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室 四川成都 610500;2. 天然气水合物国家重点实验室 北京 100027;3. 大庆油田有限责任公司采油工程研究院 黑龙江大庆 163453;4. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室 重庆 400044

关键词：自生热解堵剂,天然气水合物,热量平衡,分解,数学模型

基金：魏纳,男,1980年8月生,2011年获西南石油大学博士学位,现为西南石油大学教授,主要从事海洋天然气水合物绿色钻采及控压、欠平衡、气体钻井系列技术,井下流动控制理论及实验评价方法等方面的研究与教学工作。Email:weina8081@163.com

摘要： 天然气水合物造成的油气井筒、管道和设备堵塞是石油天然气行业的一个重要问题,其会导致减产或生产中断,之后进行的解堵作业将进一步增加油田生产成本。针对目前缺乏准确可靠的自生热解堵剂解堵计算模型和实验数据的问题,建立了一种新的水合物自生热解堵剂解堵过程数学模型,该模型基于水合物相平衡热力学和分解动力学建立,包括水合物解堵过程的能量模型和质量模型;通过数值模拟进行了模型的求解,分别研究了纯自生热体系、含电解质(盐)自生热体系和含醇自生热体系解堵剂解堵过程及参数变化规律;基于实验结果,计算并分析了不同浓度和发热峰值的两种解堵剂解堵过程解堵时间、解堵剂用量与解堵剂浓度关系。研究结果表明:①该数学模型计算值与实验值吻合度高,能较好地计算并分析不同工况水合物堵塞及解堵剂解堵情况;②随自生热解堵剂发热温度、解堵剂中钠和镁离子浓度以及解堵剂中甲醇和二甘醇浓度的增加,水合物分解速率增加、解堵时间减少,发热温度小于295 K、含镁离子和二甘醇离子体系对水合物分解过程影响更大;③基于所建立模型绘制的解堵剂加注量及解堵时间图版表明,解堵剂的解堵效果与解堵剂发热峰值、成分、浓度等关系密切,实验所用解堵剂解堵效果均能满足工程现场需求,相同条件下铵盐与亚硝酸盐自生热体系解堵剂作用效果优于多羟基醛自生热体系解堵剂。在水合物解堵作业中配置高温发热体系的自生热解堵剂,并在不改变原有解堵剂发热性质的前提下添加适当浓度的电解质及醇类物质增强解堵效果,可实现水合物的快速清除并防止水合物的二次生成。

来源：2023年第4期

《石油学报》期刊编辑部

查看石油学报杂志2023年第4期