隨著我國經(jīng)濟飛速發(fā)展,對能源的消耗急劇增加。煤炭、石油和天然氣作為常用的能源,在能源結(jié)構(gòu)中占有非常重要的地位,但煤炭、石油對環(huán)境的污染很大,而天然氣作為一種高效環(huán)保的能源,大力開發(fā)利用可以極大的保護和改善環(huán)境,進一步緩解能源壓力。但是在天然氣的開采和傳輸中,存在著兩個問題。第一,管線承壓高。氣井的壓力一般都很高,井口的采氣設備和地面輸氣管道都處在高壓環(huán)境下,對設備及管道耐壓要求高,有安全隱患,而且開發(fā)成本大。第二,易生成水合物。在高壓的環(huán)境下天然氣很容易生成水合物,造成管道堵塞,嚴重影響天然氣的開采和傳輸。本文針對這兩個問題展開研究,主要基于井下節(jié)流原理,對水合物生成條件展開了研究,并設計了預置式全通徑氣嘴可退式節(jié)流器及其配套工具,對節(jié)流器及其關鍵零件進行了計算和強度分析,同時建立了氣井節(jié)流時井筒壓力、溫度分布模型,并對井下節(jié)流的兩個重要參數(shù)——氣嘴的內(nèi)徑和最小下入深度進行了計算,最后對氣嘴附近的流體流動狀態(tài)進行仿真。本文主要研究工作如下:（1）闡述了水合物的性質(zhì)、生成機理、影響因素、防治措施以及預測方法,研究了井下節(jié)流原理和節(jié)流的臨界流動條件,對比了地面節(jié)流和井下節(jié)流工藝的特點。（2... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

天然氣管道水合物堵塞圖

西安理工大學工程碩士專業(yè)學位論文8的關鍵是預測水合物的生成條件。波諾馬列夫法操作簡便，在工程上比較常用，可以方便計算水合物生成。他對實驗數(shù)據(jù)進行分析、總結(jié)和處理，推導出了水合物的生成條件在不同的相對密度時的公式[32]，如下所示。當T>273.15K時，lgP1.00550.0541BT273.15（2-1）當T273.15K時，1lgP1.00550.0171BT273.15（2-2）式中：P——壓力，kPa；T——水合物平衡溫度，K；1B,B——與天然氣密度有關的系數(shù)。2.2氣井井下節(jié)流簡介井下節(jié)流技術(shù)是把節(jié)流器（如下圖2-2所示）放置于井下油管中的某一合適位置，使流體經(jīng)過井下節(jié)流器的節(jié)流降壓作用，同時利用地層熱能的傳熱使節(jié)流后的低溫流體溫度升高，因此使節(jié)流后的流體溫度高于此壓力時的天然氣水合物的臨界生成溫度[33][34]，這樣就不需要地面加熱設備來防止生成水合物，減小了天然氣的開采成本，這樣既可以降低節(jié)流器之后的井口設備和管道壓力，減低管道成本，又能避免天然氣水合物生成，有利于氣井高效穩(wěn)定生產(chǎn)。圖2-2井下節(jié)流原理示意圖Fig.2-2Schematicdiagramofdownholethrottling未采用井下節(jié)流和采用了井下節(jié)流后井筒的壓力、溫度分布圖如下圖2-3和圖2-4所示。從圖2-3中可以看出，采用了井下節(jié)流之后，流體經(jīng)過節(jié)流器后壓力會突然大幅度減小，天然氣的壓力減小會導致生成水合物的溫度也隨著突然大幅度降低，不易生成水合物，而且會降低管道壓力，從圖2-4中可以看出，流體通過節(jié)流器后溫度會突然大幅度降低，

井下節(jié)流技術(shù)概述9但是天然氣沿井筒向上移動時受到地溫的熱傳導作用，溫度又慢慢地恢復到接近節(jié)流前時的溫度，這樣就更不易生成水合物。要采用井下節(jié)流技術(shù)，一般情況下這些井要滿足如下的條件：（1）氣井生產(chǎn)時，會生成水合物，造成管道堵塞；（2）井中腐蝕介質(zhì)H2S、CO2等的含量要小于井下節(jié)流裝置的耐腐蝕要求；（3）節(jié)流器的最大節(jié)流壓差要大于井下的最大節(jié)流壓差。圖2-3井下節(jié)流和未節(jié)流壓力對比圖Fig.2-3Diagramofpressurecomparisonbetweendownholethrottlingandnon-throttling圖2-4井下節(jié)流和未節(jié)流溫度對比圖Fig.2-4Diagramoftemperaturecomparisonbetweendownholethrottlingandno-throttling氣井節(jié)流生產(chǎn)示意圖如下圖2-5所示，天然氣的節(jié)流生產(chǎn)過程主要分為井下油管部分和地面設備部分。天然氣從儲氣層滲流到井底，由于封隔器的作用進入到油管中，在油管中通過節(jié)流器的節(jié)流降壓作用，之后到達地面管道后經(jīng)過分離器分離出氣體和液體，最后通過地面管道傳輸?shù)郊瘹夤拗小?

【參考文獻】：
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碩士論文
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