摘要：在当前气田开发生产工作当中，因温度与压力等因素的不断转变，时常会出现一些天然气水合物的产生，而因局部累积影响到天然气管道的截面积，也会较少天然气输气量，情节严重的情况下，会导致设备与管道被冻堵，难以开展输气工作。而文章就主要通过实验，来对天然气水合物结构进行分析，明确天然气水合物的生成条件，从而制定完善的防治策略，控制气田生产中天然气水合物的形成。
关键词：气田生产；天然气水合物；防治实验
对于气田生产当中的天然气水合物的液体生成是比较复杂的，会包含电解质、凝析油以及不同的化学添加剂等，对于这些物质会给水合物生产的条件以及抑制剂防治效果带来影响。因此应在实际中明确气田生产中天然气水合物生成的因素，从而制定有效的防治策略，进而为气田生产工作的开展提供保障。
一、天然气水合物的主要结构分析
对于天然气水合物属于体重在一定温度以及压力情况下，在天然气中一些小分子气体和水所构成的白色笼形的晶体化合物物质，而其主要的特点就如同压实的雪或是松散的冰一样。对于天然气水合物当中，其主体水分子会在氢键网络呈现出各种形式的笼子，而其客体气体分子将会被笼在笼子当中，而每个笼子会容纳一个气体分子，而主体的分子与客体分子会在范德华力的吸引之下呈现稳定结构。另外天然气水合物的晶体结构，会受气体的混合物而组成，对于气体混合物最大分子，会控制所形成的水合物晶体结构特点。在实际中已经明确的天然气水合物的晶体结构包括Ⅰ型、Ⅱ型以及H型。其中的Ⅰ型结构，就是以立方晶体结构为主的，这是自然界中具有广泛分布的部分，对于这一型的结构水合物，是通过甲烷、乙烷的小分子烃和二氧化碳等非烃分子所组成的。而对于Ⅱ型结构，主要以菱形晶体结构为主，去结构水合物通过丙烷和异丁烷的氢烃分子等非氢烃分子组成的。对于H型结构，是以六方晶体结构为主的，在硫化氢、甲烷等一些小分子气体和超过异丁烷大分子的氢烃在组分共存的情况下，会形成H结构水合物。对于天然气水合物当中，水分子与气体分子相结合，其结构不是恒定的表现，其受气体分子太小、结构等情况所影响。
二、天然气水合物生成的主要条件
通过开展天然气水合物实验活动，发现天然气水合物的生成应满足以下几个条件才能形成。主要就是在包含足够液态水、也可以是过饱和的水汽情况下，会出现空穴结构，这也就使得天然气水合物生成了内因形成应是，这一点也是决定性因素之一。在足够低的温度以及高压力的情况下，一定压力与组成的情况下，天然气的温度会偏低于水合物，因此而生成相平衡的温度，这时的水极易产生亚稳态晶格的结果。而在压力提升的情况下，会使得气体分子受范德华力的影响，进入到晶格结构中，而系统的压力在比水合物生成相平衡的压力较高的情况下，那么水合物的温度也会有所提升。而对于天然气水合物的辅助条件来说，就是在气体压力脉动较大、气体流动的方向突然改变而发生扰动，而且因节流效应带来局部低温现象等，都有可能会带来天然气水合物现象。而对于水合物临界的温度就是标准水合物能够存在的最高温度，而在高于临界温度的情况下，无论压力有多大，其都不会出现水合物现象。表1，为天然气各组分的水合物分子式的临界温度值：
表1 天然气各组分的水合物分子式的临界温度值
三、气田生产中天然气水合物的防治策略
（一）科学有效的预防天然气水合物
以本质角度进行分析，在天然气水合物的防治中，主要就是要转变水合物生成条件，让水合物不再出现会生成的可能性，因此在实际中，可以通过减少生成水合物系统当中的水蒸气分压的形式，也可以通过转变水合物的平衡参数等角度开展工作。当前在工业中运用的主要形式有以下几点：首先，开展天然气脱水工作，让天然气中的含水量较少到某一标准，由此基础水合物的生成，在一般情况下会运用固体吸附形式、冷冻分离形式以及溶剂吸收的形式等。其次，通过添加一些化学的抑制剂，对于该形式属于一种运用比较广泛的预防形式，也是有效消除水合物的策略。一般会运用甲醇、乙二醇以及三甘醇等不同的化学抑制剂。再次，通过对系统进行加热，让系统的温度能够高过某一压力的天然气水合物所生成的温度，该形式是当前一些陆中埋地输气的管道中能够运用的形式，可是在海底输气管道中却不适合运用，由于天然气在中途难以加热，另外其比热容要比液体小，而在停输之后，其管道的周围温度将会快速下降。最后，为系统降压，让系统在运行当中，压力降低到会生产天然气水合物的压力之下，而对于该形式属于一则补救的形式，在实际中一般很少用。
（二）在天然气水合物生成以后进行有效处理
生产天然气水合物属于逐渐的过程，并不会在一瞬间就出现堵塞输气管道的现象。而如果在输气管道或是生产装置中的某一处出现水合物堵塞现象，那么这一点两端压差将增大，在时间延长中其压差也会随着加大。针对水合物的生成情况，应明确判断水合物的生成位置，并制定合理的对策对其进行有效的处理。首先，在其中添加化学抑制剂，也可以通过提升化学抑制剂的注入量，也就是通过吸收天然气当中的水蒸气，让天然气当中的水蒸气能够减少。通过对水合物发生的地点上游为主添加甲醇、乙二醇等，由此来处理水合物现象。其次，通过加热的形式对其进行处理，也就是在发生水合物现象的上游为主对天然气温度进行加热，让天然气的温度能够高过水露点，由此对水合物进行分解。最后，通过降压的形式进行处理，对于最短的时间内降低输气管道以及生产装置的运行压力，减少压力破坏水合物平衡的状态。通过在某一端开展降压或是两端同时降压的形式，对两端压力变化和压差变化等进行观察，由此来处理水合物现象。
四、结论及认识
对于天然气水合物生成条件，就在于具有足够液态水和过饱和状态的水汽，拥有较低温度和充足高压力等，通过对天然气水合物生成因素进行有效分析，能够有效的制定出解决对策，由此更好的减少在气田生产中，天然气水合物的产生，进而确保气田生产工作有效开展。而且生产现场也要开展天然气管道在输送流体是的动态模拟工作，对管道温度以及压力变化规律进行分析，由此开展动态化的预测天然气水合物生成工作。
参考文献
[1]秦斌.气田开发生产中天然气水合物生成的分析与控制[J].当代化工研究,2016(07):19-21.
[2]李浩玉,刘建生,彭磊.榆林气田南区天然气水合物防治技术探讨[J].石油化工应用,2011,30(07):63-65+94.
论文作者:邱斌,宗文付,文绍桃,吉伟平
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; 气田论文; 结构论文; 温度论文; 压力论文; 分子论文; 《基层建设》2019年第1期论文;