5%，而 在气相中仅能溶解5%的水，在水相中仅能溶解最多0. 1%的气。由于如此低的溶解度，在 连续相中，水合物尽管可W成核，但几乎不可能形成颗粒。在界面处高混合速度，可W使得 气、液的晶状结构表面分散在液相中。当气体溶解于水中后，水分子在溶解气分子周围立刻 形成不稳定的分子簇。不同的分子簇之间由于共享化学键而聚集到一块，开始杂乱无序的 增长，当分子簇的尺寸达到临界尺寸时，便形成了水合物核，之后开始生长。
[0058] 当水合物生长到一定程度后，水合物最初形成的位置位于管壁，W沉积的形式形 成，因为管壁是潮湿的，并不断地暴露在气体中。
[0059] 水合物的增长是有限的，无论是气水的供应或者溫度。初始水合物壳体根据水合 物动力学可能很快形成，因为具有水和空气。不久之后，水合物继续生长过程是典型的传质 或传热过程。前者是水和/或气体必须扩散到界面，后者是一个放热过程。一旦体系中具 有足够多的水合物，水合物浆会改变系统的流动形态，与水合物悬浮在液相中或沉积在固 相表面。
[0060] 水合物存在后，水合物颗粒可W相互凝聚成较大的聚集体或持续沉积在管壁。水 合物颗粒间的相互作用在很大程度上取决于连续的液相。如果水合物颗粒分散在连续水相 中，水合物颗粒之间的结合力是最小的，他们会保持分散。如果粒子分散在连续油相，由于 颗粒之间通过水的毛细管力可能会使水合物粒子结合成大的聚集体。随着时间的推移不断 累积，水合物在稳态操作下可能会最终形成堵塞。
[0061] 如图1所示，在本发明的深水气田生产期间井筒水合物堵塞监测方法中，包括W 下步骤：
[0062] Sl:根据井筒的环境特征选择需要的传感器采集需要的环境参数，根据环境参数 计算井筒的溫度分布特征、压力分布特征，根据溫度分布特征、压力分布特征确定水合物的 生成区域；可W理解的，为了能更安全高效地开采油气，需要根据井筒不同工作时期的不同 参数来确定水合物的生成溫度、压力、气水比，W此来准确判别井筒水合物生成问题、生长 问题，W便后续步骤中预测水合物堵塞井筒的具体区域，可给出在不同气藏参数下合理的 工作制度建议。
[0063] 具体的，如图2所示，该步骤Sl包括W下步骤：
[0064] Sl-I:根据井筒的环境特征选择需要的传感器采集需要的环境参数，基于深水气 田生产期间的井筒动态分析，选择基于井筒径向传热的生产期间井筒溫度计算模型，得到 井筒的溫度分布特征； 阳0化]S1-2:根据井筒的环境特征选择需要的传感器采集需要的环境参数，基于深水气 田生产期间的井筒动态分析，选择基于井筒径向传热的生成期间井筒压力计算模型，得到 井筒的压力分布特征；
[0066] 进一步的，通过选择油气水多相流一阶拟线性双曲型偏微分方程组，求解生产期 间井筒内多相流流动参数。
[0067] S1-3:基于溫度分布特征、压力分布特征，确定水合物的生成区域。具体的，根据水 合物分子形成动力学原理，基于得到的井筒的溫度分布特征、压力分布特征，确定气液两相 雾状流状态下水合物形成区域。
[0068] 进一步的，根据水合物形成的区域的溫度压力条件，计算引起井筒水合物生成的 气井产量。
[0069] S2:根据水合物的生成区域判断水合物是否堵塞井筒；
[0070] 具体的，如图3所示，该步骤S2包括W下步骤： 阳071] S2-1 :根据水合物的生成区域建立堵塞判别模型；
[0072] 具体的，若某段井筒具备形成水合物条件，会有水合物存在；水合物在行进的过程 中可能会在管壁上附着，进而进行生长。若水合物生长的力，也即水合物颗粒之间的粘附力 如果小于下步的气体向上流动给予水合物颗粒的曳力，此时水合物晶体生长困难，随着水 合物层加厚，井筒内气体流道直径变小，在总流量不变的情况下，流速增大，进一步曳力增 大，水合物晶体生长更加困难，最后保持在一个平衡状态。当曳力不足W平衡水合物颗粒之 间的粘附力W及水合物自身的重力时，水合物将会持续在同一位置增长，最终堵塞井筒。
[0073] W图4所示的井筒为例，
[0074] 假设管壁水合物厚度为d，则该处气体流动剖面半径为R=化-2d) /2,气体流动速 度为：
阳076] 式中L为井筒直径，m ;Q为气体流量，mVd。
[0077] 假设水合物颗粒为圆球形，半径为r，则其主要受3个力作用：重力、水合物间结晶 力、拖曳力等作用。
[0078] 重力公式为：
[0080] 式中P冰合物密度，kg/m3;g为重力加速度，m^/d。
[0081] 水合物间结晶力为：F。，其值与颗粒大小有关，可通过实验测得。当颗粒脱离管壁 水合物后，其值为0。
[0082] 水合物拖曳力为：
[0083] Ff =6 Jiyvr
[0084] 其中 阳0化] V=V巨
[0086] 式中y气体粘度，mPa?S ;Vg气体流速，m^s。
[0087] 则当水合物颗粒所受合力为，
[0088] F = Ff-Gcos 0 -Fc 阳089] 代入得
[0091] 当水合物颗粒处于受力平衡临界状态时，合力F= 0,则有
[0092] 此时气体流动截面半径为
[0094] 此时水合物厚度
[0096] 当R〉r时，表明随着气体流态面积减小，定产量Q情况下，井筒内气体流速增加，对 应拖曳力增加，井筒内水合物无法形成凝聚堵塞。
[0097] 当R<r时，表明拖曳力无法将水合物携带至井口，会在井筒内形成堵塞。
[0098] S2-2:根据堵塞判别模型确定需要监测的参数，根据需要监测的参数进行监测，得 到监测数据；
[0099] 其中，需要监测的参数包括平台参数和/或海底参数；
[0100] 该平台参数包括地面流程溫度、地面流程压力、气水产量、气组分、水矿化度、流速 的一种或多种； 阳101 ] 该海底参数包括海底溫度、海底压力、管道形状、管道尺寸的一种或多种。 阳102] S2-3 :根据监测数据和堵塞判别模型判断水合物是否堵塞井筒。 阳103] S3 :如果水合物堵塞井筒，则发出危险警报，提醒人们需要采取抑制水合物生成 或者解堵的措施。当井筒内发生水合物堵塞时，参数将会通过监测传感器回传到计算机当 中，计算机经过处理后判别水合物生成的程度是否会威胁到正常生产状态，一旦水合物的 生成程度超过深水气井正常生产所允许的最大生成程度，计算机就会发出危险警报，提醒 人们需要采取抑制水合物生成或者解堵的措施。
[0104] 具体的，如图5所示，该步骤S3包括W下步骤：
[01化]S3-1 :根据堵塞判别模型确定水合物堵塞井筒的区域； 阳106] S3-2 :判定影响水合物堵塞的因素； 阳107] 具体的，水合物堵塞井筒的因素包括：溫度过低原因、压力过高原因、水蒸气浓度 过高原因、气体流速过低原因。
[0108] S3-3:根据水合物堵塞井筒的区域和影响水合物堵塞的因素推荐合理的工作制 度，给出水合物解堵的措施。 阳109] 具体的，根据水合物堵塞井筒的区域和影响水合物堵塞的因素推荐合理的工作制 度，给出水合物解堵的措施包括：①扩大生产压差，使产气量增加，最终使井筒溫度上升、② 降低井口压力，进而降低井筒压力、③根据水合物堵塞位置选择注入抑制剂位置等。
[0110] 本发明提供的方案，能够判别水合物是否堵塞、在哪里堵塞，并推荐合理解决方 案，适用于普遍性的气藏生产过程的水合物防治方法，既满足生产需求，又可W减少水合物 的生成。 阳111] 如图6所示，本发明也提供了一种深水气田生产期间井筒水合物堵塞监测装置， 包括现场计量模块610、中央处理模块620和越限报警模块630。
[0112] 该现场计量模块610采集需要监测的参数，得到监测数据；该现场计量模块610包 括溫度计量模块、压力计量模块、气体流速计量模块、液体流速计量模块的一种或几种，用 于采集需要监测的参数，得到监测数据。本发明采用耐冲蚀磨损的硬质合金膜片作为信号 发生器，当不同组分的气、液及固相颗粒W高速喷射至该膜片时，将产生不同的振动信号。 通过高灵敏度的压电型加速度传感器拾取硬质合金膜片的振动信号，并通过计算机数据采 集和处理系统实时采集和记录下振动信号，实时地进行振动信号的频谱分析。根据不同组 分的多相流体的不同的频谱特征，实时地检测和判断井下情况。该系统的传感器安装在井 口节流阀之后、气液分离器之前，用API平式油管扣与前后相连。检测传感器的设计最大工