隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,對(duì)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(duì)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(hù)和改善環(huán)境,進(jìn)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(gè)問(wèn)題。第一,管線承壓高。氣井的壓力一般都很高,井口的采氣設(shè)備和地面輸氣管道都處在高壓環(huán)境下,對(duì)設(shè)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(yán)重影響天然氣的開采和傳輸。本文針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題展開研究,主要基于井下節(jié)流原理,對(duì)水合物生成條件展開了研究,并設(shè)計(jì)了預(yù)置式全通徑氣嘴可退式節(jié)流器及其配套工具,對(duì)節(jié)流器及其關(guān)鍵零件進(jìn)行了計(jì)算和強(qiáng)度分析,同時(shí)建立了氣井節(jié)流時(shí)井筒壓力、溫度分布模型,并對(duì)井下節(jié)流的兩個(gè)重要參數(shù)——?dú)庾斓膬?nèi)徑和最小下入深度進(jìn)行了計(jì)算,最后對(duì)氣嘴附近的流體流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)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(jī)理、影響因素、防治措施以及預(yù)測(cè)方法,研究了井下節(jié)流原理和節(jié)流的臨界流動(dòng)條件,對(duì)比了地面節(jié)流和井下節(jié)流工藝的特點(diǎn)。（2... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

天然氣管道水合物堵塞圖

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文8的關(guān)鍵是預(yù)測(cè)水合物的生成條件。波諾馬列夫法操作簡(jiǎn)便，在工程上比較常用，可以方便計(jì)算水合物生成。他對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、總結(jié)和處理，推導(dǎo)出了水合物的生成條件在不同的相對(duì)密度時(shí)的公式[32]，如下所示。當(dāng)T>273.15K時(shí)，lgP1.00550.0541BT273.15（2-1）當(dāng)T273.15K時(shí)，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(guān)的系數(shù)。2.2氣井井下節(jié)流簡(jiǎn)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(guò)井下節(jié)流器的節(jié)流降壓作用，同時(shí)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(shí)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(shè)備來(lái)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(shè)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(guò)節(jié)流器后壓力會(huì)突然大幅度減小，天然氣的壓力減小會(huì)導(dǎo)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(huì)降低管道壓力，從圖2-4中可以看出，流體通過(guò)節(jié)流器后溫度會(huì)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(dòng)時(shí)受到地溫的熱傳導(dǎo)作用，溫度又慢慢地恢復(fù)到接近節(jié)流前時(shí)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(shí)，會(huì)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(duì)比圖Fig.2-3Diagramofpressurecomparisonbetweendownholethrottlingandnon-throttling圖2-4井下節(jié)流和未節(jié)流溫度對(duì)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(guò)程主要分為井下油管部分和地面設(shè)備部分。天然氣從儲(chǔ)氣層滲流到井底，由于封隔器的作用進(jìn)入到油管中，在油管中通過(guò)節(jié)流器的節(jié)流降壓作用，之后到達(dá)地面管道后經(jīng)過(guò)分離器分離出氣體和液體，最后通過(guò)地面管道傳輸?shù)郊瘹夤拗小?

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3607517