CO₂-CH₄气体节流及水合物生成特性

摘要

CO₂驱采油举升过程中，随着压力的降低，采出液会析出大量伴生气，伴生气中CO₂含量高达50%～90%，相比CH₄气体，气态CO₂节流致冷效应更强，引起的低温可能会生成水合物堵塞管道，威胁集输系统的运行安全。采用高压蓝宝石反应釜研究了CO₂含量对CO₂-CH₄气体节流及水合物生成特性的影响。结果表明：当初始压力为高压（16 MPa）时，相同CO₂占比的混合气体，节流效应系数Di约为1.3～5.4℃/MPa,CH₄的掺入将增强混合气体节流效应，说明高压段主要受CH₄节流效应的影响；当初始压力为低压（5 MPa、4 MPa）时，节流效应系数Di约为3.4～11.9℃/MPa,CH₄的掺入将减弱混合气体节流效应，说明低压段主要受气相CO₂节流效应的影响；相同CO₂含量的CO₂-CH₄气体所处压力越高，水合物生成的温度越高，越容易生成水合物；在相同压力下，CO₂含量越低，生成水合物温度越低；CO₂含量在8%～100%，压力在1.5～5 MPa，水合物生成温度为0.5～10℃。实验与软件模拟数据对比结果表明PR状态方程对CO₂-CH₄的节流及水合物生成特性计算具有较高的相关性。研究结果可为安全集输工艺参数的选择提供参考。

关键词

CO₂-CH₄气体 / 节流特性 / 水合物 / 节流效应系数 / CCUS

基金资助

中国石油大学（北京）克拉玛依校区科研启动基金（XQZX20230021）;; 新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目“二氧化碳管道停输再启动温压协同变化机理与安全控制理论研究”（2023D01A19）;; 新疆维吾尔自治区克拉玛依市创新环境建设计划（创新人才）项目“管输二氧化碳瞬变过程温压及相态协同变化机理和安全控制研究”（20232023hjcxrc0001）;; 新疆维吾尔自治区“天池英才”引进计划