深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价方法技术

本发明专利技术公开了一种深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价方法，包括以下步骤：开展深水天然气管道服役环境的调查；计算流体对海底管道的内壁面剪切力；选择缓蚀效率评价试验方法；计算缓蚀效率评价试验方法的试验参数；开展多组次不同壁面剪切力及不同缓蚀剂加注浓度下的缓蚀剂评价实验；绘制缓蚀剂临界加注浓度图谱；确定不同工况环境下的缓蚀剂加注浓度。本发明专利技术公开的深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价方法，准确有效，制定科学准确，有助于筛选高效的缓蚀剂，确定准确经济安全的缓蚀剂加注浓度具有重要的意义，更是深水油气开发及安全输送保障的重要环节之一。之一。之一。

【技术实现步骤摘要】
深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价方法


[0001]本专利技术涉及深水天然气管道运输
，具体涉及一种深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价方法。

技术介绍

[0002]近年来，天然气需求增势强劲。开发海洋天然气资源，尤其是开发深海的天然气资源，已成为当今能源开发的必然趋势。我国的深海天然气田CO2含量高的油气区块较多，开采过程中因油气介质腐蚀而导致海底管道泄漏失效的事件时有发生，且每次发生往往会造成重大经济损失、人员伤亡和环境污染等灾难性后果，已逐渐成为制约深海天然气资源开发的因素之一。采用缓蚀剂抑制海底管道腐蚀是目前最为主流、也是最为有效的办法。但由于部分深水天然气的海底管道气相流速较高，如高压釜、旋转圆柱电极法等传统缓蚀剂评价方法要么无法很好地模拟天然气管道内以气相为主的湿气环境，要么无法准确模拟高流速工况，导致缓蚀剂的防腐效果评价不准确，不能形成行之有效的评价方法。此外，由于高气相流速对缓蚀剂效果影响甚大，若缓蚀剂选型或加注浓度确定不当，不仅无法为海底管道提供有效的防护，还可能导致海底管道腐蚀失效，进而增加了深水油气的海底管道泄露的处理难度和成本，导致更加严重的后果。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价方法，用以解决现有的缓蚀剂的防腐效果评价不准确，不能形成行之有效的评价方法的问题。
[0004]本专利技术提供一种深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价方法，包括以下步骤：
[0005]步骤A：开展深水天然气管道服役环境的调查；
[0006]步骤B：根据深水天然气管道服役环境的调查结果，计算流体对海底管道的内壁面剪切力；
[0007]步骤C：根据流体对海底管道内壁面剪切力，从流动环路测试法、高温高压旋转笼法和旋转圆柱电极法这三种方法中选择一种作为缓蚀效率评价试验方法；
[0008]步骤D：根据深水天然气管道服役环境的调查结果，计算所述缓蚀效率评价试验方法的试验参数；
[0009]步骤E：根据所述缓蚀效率评价试验方法的试验参数，开展多组次不同壁面剪切力及不同缓蚀剂加注浓度下的缓蚀剂评价实验；
[0010]步骤F：对所述缓蚀剂评价实验的结果进行处理，绘制缓蚀剂临界加注浓度图谱；
[0011]步骤G：根据所述缓蚀剂临界加注图谱，确定不同工况环境下的缓蚀剂加注浓度。
[0012]优选地，在所述步骤A中，所述调查对象包括海底管道的材质与管径，深水水质成分，海底管道内输送的天然气的输送温度、输送压力、气体流速、含水率、CO2的含量、H2S的含
量、有机酸的含量，以及缓蚀剂的类型。
[0013]优选地，在所述步骤B中，所述海底管道内壁面剪切力根据(式1)和(式2)计算得出，其中，流体对海底管道内壁面剪切力τ的计算公式为：
[0014]τ＝(f
D
×
ρ
×
v2)/(8g)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式1)
[0015]式中，τ为流体对海底管道内壁面剪切力；f
D
为达西摩擦系数；ρ为天然气流体密度；v为天然气流速；g为引力常数。
[0016]而达西摩擦系数f
D
的计算公式为：
[0017][0018]式中，f
D
为达西摩擦系数；e为海底管道内壁表面粗糙度，D为海底管道管径，Re1为相应环境下的雷诺系数。
[0019]优选地，所述步骤C具体包括以下步骤：
[0020]首先，若有流动环路测试装置，则优先选择流动环路进行测试；
[0021]其次，根据流体对海底管道内壁面剪切力选择与之适应的高温高压旋转笼法或旋转圆柱电极法。
[0022]优选地，在所述步骤D中，所述缓蚀效率评价试验方法的试验参数的计算方法分为流动环路测试法的试验参数的计算、高温高压旋转笼法的试验参数的计算和旋转圆柱电极方法三种，
[0023]其中，流动环路测试法的试验参数的计算与流体对海底管道内壁面剪切力的计算公式一致；
[0024]在高温高压旋转笼法的试验参数的计算中，高温高压旋转笼法中流体对海底管道内壁面剪切力根据(式3)和(式4)计算得出，
[0025]其中，高温高压旋转笼法中流体对海底管道内壁面剪切力的计算公式为：
[0026][0027]式中，τ2为高温高压旋转笼法的流体对海底管道内壁面剪切力，Pa；Re2为高温高压旋转笼法中的雷诺系数；ρ2为高温高压旋转笼法中的溶液密度，kg/m3；r1为试样距离转动轴心的距离，m；ω1为高温高压旋转笼法中试样的转速，rad/s；
[0028]而高温高压旋转笼法的雷诺系数Re2的计算公式为：
[0029]Re2＝ω1r
12
/v2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式4)
[0030]式中，Re2为高温高压旋转笼法的雷诺系数；r1为试样距离转动轴心的距离，m；ω1为高温高压旋转笼法中试样的转速，rad/s；v2为液体的运动粘度，m2/s；
[0031]在旋转圆柱电极方法的试验参数的计算公式中，旋转圆柱电极方法中流体对海底管道内壁面剪切力根据(式5)计算得出，旋转圆柱电极方法中流体对海底管道内壁面剪切力的计算公式为：
[0032][0033]式中：τ3为旋转圆柱电极方法中流体对海底管道内壁面剪切力，Pa；Re3为旋转圆柱电极方法中的雷诺系数；ρ3为旋转圆柱电极方法中的溶液密度，kg/m3；r2为旋转圆柱电极方
法中试样外表面到转动轴心的距离，m；ω2为旋转圆柱电极方法中试样的转速，rad/s。
[0034]本专利技术还涉及一种深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价装置，包括：
[0035]第一处理单元，开展深水天然气管道服役环境的调查；
[0036]第二处理单元，用于根据深水天然气管道服役环境的调查结果，计算流体对海底管道的内壁面剪切力；
[0037]第三处理单元，用于根据流体对海底管道内壁面剪切力，从流动环路测试法、高温高压旋转笼法和旋转圆柱电极法这三种方法中选择一种作为缓蚀效率评价试验方法；
[0038]第四处理单元，用于根据深水天然气管道服役环境的调查结果，计算所述缓蚀效率评价试验方法的试验参数；
[0039]第五处理单元，用于根据所述缓蚀效率评价试验方法的试验参数，开展多组次不同壁面剪切力及不同缓蚀剂加注浓度下的缓蚀剂评价实验；
[0040]第六处理单元，用于对所述缓蚀剂评价实验的结果进行处理，绘制缓蚀剂临界加注浓度图谱；
[0041]第七处理单元，用于根据所述缓蚀剂临界加注图谱，确定不同工况环境下的缓蚀剂加注浓度。
[0042]本专利技术还涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
[0043]本专利技术还涉及一种计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价方法，其特征在于，包括以下步骤：开展深水天然气管道服役环境的调查；根据深水天然气管道服役环境的调查结果，计算流体对海底管道的内壁面剪切力；根据流体对海底管道内壁面剪切力，从流动环路测试法、高温高压旋转笼法和旋转圆柱电极法这三种方法中选择一种作为缓蚀效率评价试验方法；根据深水天然气管道服役环境的调查结果，计算所述缓蚀效率评价试验方法的试验参数；根据所述缓蚀效率评价试验方法的试验参数，开展多组次不同壁面剪切力及不同缓蚀剂加注浓度下的缓蚀剂评价实验；对所述缓蚀剂评价实验的结果进行处理，绘制缓蚀剂临界加注浓度图谱；根据所述缓蚀剂临界加注图谱，确定不同工况环境下的缓蚀剂加注浓度。2.如权利要求1所述的深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价方法，其特征在于，在所述开展深水天然气管道服役环境的调查的步骤中，所述调查对象包括海底管道的材质与管径，深水水质成分，海底管道内输送的天然气的输送温度、输送压力、气体流速、含水率、CO2的含量、H2S的含量、有机酸的含量，以及缓蚀剂的类型。3.如权利要求1所述的深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价方法，其特征在于，在所述计算流体对海底管道的内壁面剪切力的步骤中，所述海底管道内壁面剪切力根据(式1)和(式2)计算得出，其中，流体对海底管道内壁面剪切力τ的计算公式为：τ＝(f
D
×
ρ
×
v2)/(8g)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式1)式中，τ为流体对海底管道内壁面剪切力；f
D
为达西摩擦系数；ρ为天然气流体密度；v为天然气流速；g为引力常数；而达西摩擦系数f
D
的计算公式为：式中，f
D
为达西摩擦系数；e为海底管道内壁表面粗糙度，D为海底管道管径，Re1为相应环境下的雷诺系数。4.如权利要求1所述的深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价方法，其特征在于，所述从流动环路测试法、高温高压旋转笼法和旋转圆柱电极法这三种方法中选择一种作为缓蚀效率评价试验方法具体包括以下步骤：首先，若有流动环路测试装置，则优先选择流动环路进行测试；其次，根据流体对海底管道内壁面剪切力选择与之适应的高温高压旋转笼法或旋转圆柱电极法。5.如权利要求1所述的深水天然气管道在高气相流速工况下的缓蚀剂评价方法，其特征在于，在所述计算缓蚀效率评价试验方法的试验参数的步骤中，所述缓蚀效率评价试验方法的试验参数的计算方法分为流动环路测试法的试验参数的计算、高温高压旋转笼法的
试验参数的计算和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清平，姚海元，朱海山，王贝，王清，王赟，张雷，郑利军，常炜，曹静，贾旭，路宏，胡丽华，
申请(专利权)人：中海油研究总院有限责任公司北京科技大学，
类型：发明
国别省市：