摘要：在天然气的生产过程中，所产生的固态水合物在一定程度上对集输管道造成了堵塞，成为天然气生产中不可回避的一个问题。对水合物的控制主要有两种：热力学控制涵盖了天然气脱水、管线加热等技术手段；动力学控制涵盖了动力学抑制和动态控制。本文就天然气集输中水合物控制中的脱水、管线加热、减压等热力学抑制方法和动态抑制、抑制剂等动力学抑制方法的实践分析，将为天然气集输中水合物科学控制提供践行性策略。
关键词：水合物；控制；天然气
“十三五”期间，我国将面临日趋严峻的发展压力，结构和产能要与人民幸福生活匹配，实现工业、城乡结构、消费方式的转型升级，以促使中国智造、人口城镇化、服务型消费的总体实现。天然气的集输作为国家能源安全战略实施的节点，是确保经济可持续发展的能源动力，将在新时期的伟大征程中将发挥出重大的作用。在天然气的生产过程中，所产生的固态水合物在一定程度上对集输管道造成了堵塞，成为天然气生产中不可回避的一个问题。当前，对水合物的控制技术主要分为两个范畴，分别从热力学角度和动力学角度展开控制。其中热力学控制涵盖了天然气脱水、管线加热等技术手段；动力学控制涵盖了动力学抑制和动态控制。而相对应复杂的天然气开采状况，对水合物科学而合理地控制仍处于探索阶段，对天然气集输中水合物控制的研究具有积极的实践意义。
1.天然气集输中水合物控制中的热力学抑制方法
1.1热力学抑制中的脱水技术
脱水来降低天然气的露点是天然气集输中消除水合物的常用措施，主要通过三甘醇的吸收和分子筛的吸附。其中三甘醇的吸收可归入溶剂吸收法，其具有热稳定性高、可再生能力强等特点。但在实际的应用中也暴露出一定的不足，如再生能耗较大，系统结构复杂等；而分子筛吸附法相对于三甘醇吸附法，能够使天然气的露点降至更低，甚至于突破-100℃,。其在深度脱水中的应用较为广泛，具有占地面积小、吸附总量大的优点，但其投资和操作的成本较高且再生过程的能耗也偏大。
1.2热力学抑制中的管线加热技术
在天然气的集输过程中，对设备管线的加热也常用来实现对内含水合物的抑制。当输气温度高于对应压力下的水合物生成温度时，其抑制效果明显。这一技术在实践中首先需确认水合物的实时位置，在具体的作业过程中，一般采用先两端后中间的方式，可以有效避免管线内的压力波动而导致的管线崩裂。在加热过程中所产生的自由水需进行及时的清理。
1.3热力学抑制中的管线减压技术
管线降压也可以作为抑制水合物产生的重要手段。其通过对天然气集输管道压力的减小而使内部水合物得以分解，从而达到减免管道堵塞的目的。在管线减压的作业过程中，同管线加热技术相同，需要在水合物的两侧同时开始，以维持管道内的压力平衡。同时，在作业过程中需关注水合物的分解过程，避免因水合物分解而导致局部温度过低，从而造成水结冰现象，使集输管线再次堵塞。
1.4热力学抑制中的抑制剂的使用技术
在对管线内水合物进行抑制中，抑制剂的使用因成本低廉、操作简便，在生成作业中被广泛地使用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆抑制剂可以使水合物的生成压力高于管线压力或者低于管线温度，从而在工艺生产中有效实现水合物的抑制。上世纪的八十年代开始，我国多数气田开始在生产工艺中加注甲醇，收到了一定的效果，但甲醇因自身毒性较大而饱受诟病。当前，部分生产企业迫于生产成本的压力，仍将甲醇作为抑制剂的选材。
2.天然气集输中水合物控制中的动力学抑制方法
2.1动力学抑制中的动态控制
动力学抑制中的动态控制主要依托防聚剂（AA）实现，该防聚剂在使用进程中可以在水合物的表面吸附，使水合物晶粒以微小颗粒分散，并通过流体作用减免集输管道的堵塞。当前各国相继开发出多种类型的防聚剂，其都在抑制水合物层面达成了较好的效果。以IFP（法国石油研究院）、美国Shell公司及CMS的产品更具有代表性。其中，IFP开发出系列的防聚剂，主要由珀酸衍生物和聚乙二醇一元醚反应得到，数据资料显示，在使用过程中加注约2%的剂量可以收到较好的效果；美国Shel的防聚剂产品主要是以四元表面活性剂为主，这类产品中分子中包含亲水合物的首级和憎水链。相关的评测数据表明，合成的二酯四元防聚剂使用后，28天内可以使水合物降解一半以上；CSM的防聚剂产品主要是以十二烷基-2-（2-以内酰胺）乙硫胺为主，对产品的相关评测数据显示，可在管线过冷度11.5℃时，向其中注入0.75%的十二烷基-2-（2-以内酰胺）乙硫胺，可以有效阻止天然气水合物的聚集，对其后期的观察表明，五天内未再次出现水合物堵塞管道的现象。
2.2动力学抑制中的动力学抑制剂
动力学抑制剂的品类相对较为丰富，包含有pvp、pvcap、vp/vc及vc-713等，这些动力学抑制剂以氢键的方式通过在水合物的吸附，从而有效地延缓水合物晶体的生产速度，进而有效地防止天然气集输管线的堵塞现象。
综上所述，水合物的控制作为天然气集输的重要环节，其节点控制的效能直接决定采气厂生产管理和安全管理的成效。而天然气集输中水合物控制是一系统化问题，场站应在制度的完善、设备的投入、人才储备等层面予以关注，助推科学而合理地控制水合物这一目标的达成，实现天然气集输场站生产效能水平和安全生产管理能力的双提升。
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[6]张书勤,胡耀强,杨博,鲍文,张娟利.天然气集输中水合物控制研究进展[J].应用化工,2017,(11).
论文作者:王斌,杨彩英,李晓东,贺建林,张军权
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：水合物论文; 天然气论文; 管线论文; 抑制论文; 动力学论文; 抑制剂论文; 热力学论文; 《基层建设》2019年第1期论文;