天然气水合物的生成机理与防治研究

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天然气水合物的生成机理与防治研究

作者：张威韩册吴迪

来源：《当代化工》2016年第08期

摘要：概述了天然气水合物的分子结构，分析了天然气水合物的生成条件，总结了天然气水合物生成的概念模型，研究了天然气水合物的防治方法：物理方法和化学方法。其中物理方法包括：加热法，脱水法，降压法，清管法；化学方法包括：添加热力学抑制，动力学抑制剂以及水合物浆输送技术。提出了今后的研究重点和方向。

关键词：水合物；概念模型；防治方法；水合物浆

中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）08-1953-03

Abstract： The molecular structure of natural gas hydrate was introduced， formation conditions of natural gas hydrate were analyzed， the concept models of natural gas hydrate formation were summarized， the prevention methods of natural gas hydrate were studied， including physical methods and chemical methods. Physical methods include heat method， dehydration method，pressure-reducing method， pigging method. Chemical methods include adding thermodynamic inhibitors， adding kinetic inhibitor and hydrate slurry transportation. The emphasis and direction of future research were put forward.

Key words： hydrate； concept model； treatment method ； hydrate slurry

在油气资源开采和输送的过程中，满足一定的压力和气体组分，气体水合物就可能在管线的任何一个地方生成。生成的水合物不仅会造成管线磨损，泵输压力增大，导致管线停产，造成经济损失，严重的还会造成无法补救的安全事故[1]。目前，国内外主要用这下面的几种方

法来抑制或者消除水合物的生成。①物理方法：加热法，脱水法，降压法，清管法。②化学方法：加热力学抑制剂，加化学抑制剂，水合物浆输送技术。本文总结了各个防治方法的优缺点，并提出了今后研究的方向。

1 天然气水合物的结构

天然气水合物（Natural gas hydrate）是由轻质烃类气体分子，如甲烷，乙烷和氮气，二氧化碳等分子与水分子在一定的温度和压力下形成的非化学计量型冰雪状的笼状化合物。气体分子被水分子形成的晶胞包围。水分子（主体）之间通过氢键连接，气体分子（客体）之间通过范德华力连接。天然气水合物的结构主要有三种：I型，II型和H型。其结构如图1所示。

I 型水合物，每个晶胞由46个水分子组成，包含2个晶穴和6个晶穴，为体心立方结构；II 型水合物，每个晶胞由136个水分子组成，包含16个晶穴和8个晶穴，为面心立方结