西南石油大学研究深水天然气水合物管道输送技术



西南石油大学研究深水天然气水合物管道输送技术

深水天然气水合物是目前具有广阔应用前景的非常规天然气资源，实现水合物资源开发、利用的关键环节是管道输送技术。输送过程中，管道内的压力、温度不断发生变化，使得管道内出现水合物生长或分解的复杂气液固三相流动。在管道接近海平面的部位，海水温度逐渐升高，水合物开始分解可能导致管内压力急剧上升，超过管道的安全运行压力范围。另一方面如果管道中天然气水合物不断生长并聚并，会导致管路压力会出现剧烈波动甚至发生堵塞。

为保证输送管道的安全性，西南石油大学通过实验与理论相结合，分析了管流作用下天然气、水、水合物三相界面之间的传热传质特点，以及气液流速、流型对传热传质的影响，建立了多组分气体水合物生长、分解动力学模型。另外，综合考虑水合物颗粒的微观受力和流体对固相的携带能力，以及水合物颗粒的生长、分解与管道内流速、流型和压降之间的耦合作用，建立了伴随水合物颗粒生长、分解、聚集、沉积的气液固多相管输模型，定量描述水合物颗粒的发展过程和三相流动规律，为深水天然气水合物输送管道的设计、运行和管理提供理论与技术支撑。

实验证明深水天然气水合物输送管道的安全性主要考虑水合物堵塞管道的风险大小，当管道外无保温层时，管内最大水合物体积分数达到35%，超过临界水合物体积分数，可能出现水合物堵塞；当管道外有保温层时，管道内最大水合物体积分数为24%，低于临界值，因此该情况下水合物堵塞风险较低。因此，提高深水天然气水合物输送管道的安全性，除了需要以天然气水合物生长、分解动力学和气液固多相流动理论为基础，对管道参数进行合理设计，还需要注意管道保温，有效减小水合物堵塞风险。

张雪琴 编译自《科学通报》2016年22期

《深水天然气水合物及其管道输送技术》原作者李长俊等