一种含蜡体系下环戊烷气体水合物结晶诱导期预测方法与流程

本文涉及但不限于水合物及石蜡研究领域，尤其涉及但不限于一种计算含蜡体系下环戊烷气体水合物成核诱导期的方法。

背景技术：

1、水合物是一种由水分子和客体分子所形成的非计量笼形晶体包络物，其生成过程是一种类似于盐类的结晶过程，包括由过冷度或过饱和度所引起的亚稳态成核及生长两个阶段。水合物成核过程是指晶核形成并生长到具有临界尺寸和稳定的水合物晶核的过程。当溶液处于过饱和状态或过冷状态时，就可能发生气体水合物的成核现象。气体水合物成核诱导期可评估过饱和系统保持亚稳平衡态下的能力，具有该状态下系统寿命的物理意义。气体水合物成核诱导期具有随机性，因而针对含蜡体系下油包水乳状液体系内气体水合物成核诱导期的有效预测难度相对较高。

2、其次，在一些温度较低的海底或陆地的含蜡体系下油气混相输送管道内，可能生成气体水合物，容易造成管道堵塞和设备破坏等问题；而相同条件下，较长的水合物生成诱导期可以避免含蜡体系下油气混相输送过程中水合物的大量生成以及由此而引发的管道堵塞，从而可以保障含蜡体系下油气混相输送管道的安全流动，同时，相对于不含蜡体系，微米级蜡晶分散体系内水合物的成核与生长特性不同。此外，水合物生长特性的改变，会进一步影响水合物浆体的流动特性。因此，通过蜡晶对水合物成核及生长规律的影响研究，构建含蜡体系内水合物成核诱导期的预测方法，揭示含蜡体系下水合物浆体的黏度、流动阻力及非牛顿特性，为深水油气资源开发中多相输送的流动安全保障提供相关的科学理论和依据具有重要意义

3、此外，含蜡体系下环戊烷气体水合物结晶诱导期的研究对于水合物生成预测，也具有重大意义。以气体水合物方式对天然气进行储存，此存储方式对于天然气储运有很多优势，如蓄能密度大、制冷技术条件简单、性能稳定、储存安全，并可以有效地进行气体水合物的再气化。从而，缩短气体水合物生成诱导期，对于水合物技术在制冷、化工分离和天然气储存等领域的应用推广也具有重要意义。在这些领域中，气体水合物的成核诱导期的有效预测是其工业化大范围应用的必备条件。

技术实现思路

1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

2、本申请提供了一种环戊烷水合物成核诱导期时长的预测方法，其中，所述环戊烷水合物由水、环戊烷和蜡的混合后生成；

3、所述环戊烷水合物成核诱导期时长tcrit,1(第一种方法中的环戊烷水合物成核诱导期时长记为tcrit,1)的定义为：降温过程结束时刻开始，至(包含所述环戊烷水合物的混合物的)黏度变化率开始大于零的时刻之间的时间间隔。

4、所述环戊烷水合物成核诱导期时长的预测方法包括：

5、将所述水、所述环戊烷和所述蜡混合得到油包水乳状液(所述油包水乳状液包括水、环戊烷和蜡)，获取所述油包水乳状液的含水率φw，获取单位体积的包含油包水乳状液的混合物中分散的油包水乳状液的总表面积a，获取所述油包水乳状液中的蜡的质量百分含量cwax；将上述参数带入公式(1)中计算即得所述环戊烷水合物成核诱导期时长；

6、

7、公式(1)中，tcrit,1为所述环戊烷水合物成核诱导期时长，单位为h；φw为所述油包水乳状液的含水率，vol.％；a为单位体积的包含油包水乳状液的混合物中分散的油包水乳状液的总表面积，μm-1；cwax为所述油包水乳状液中的蜡的质量百分含量，wt.％；e为自然底数。

8、在本申请提供的一种实施方式中，所述蜡选自c18至c40的蜡中的任意一种或更多种。

9、在本申请提供的一种实施方式中，降温过程结束后包含所述油包水乳状液的混合物所处的温度-2℃至1℃。

10、又一方面，本申请提供了又一种环戊烷水合物成核诱导期时长的预测方法，其中，所述环戊烷水合物由水、环戊烷和蜡混合后生成；

11、所述环戊烷水合物成核诱导期时长tcrit,2(第二种方法中的环戊烷水合物成核诱导期时长记为tcrit,2)的定义为降温过程结束时刻开始，至(包含所述环戊烷水合物的混合物的)黏度变化率开始大于零的时刻之间的时间间隔。

12、所述预测方法包括：

13、将所述水、所述环戊烷和所述蜡混合得到油包水乳状液(所述油包水乳状液包括水、环戊烷和蜡)，获取所述油包水乳状液的含水率φw，获取单位体积的包含油包水乳状液的混合物中分散的油包水乳状液的总表面积a，获取所述油包水乳状液中的蜡的质量百分含量cwax；将上述参数带入公式(2)中计算即得所述环戊烷水合物成核诱导期时长；

14、

15、公式(2)中，tcrit,2为所述环戊烷水合物成核诱导期时长，单位为h；φw为所述油包水乳状液的含水率，vol.％；a为单位体积的包含油包水乳状液的混合物中分散的油包水乳状液的总表面积，μm-1；cwax为所述油包水乳状液中的蜡的质量百分含量，wt.％。

16、在本申请提供的一种实施方式中，所述蜡选自c18至c40的蜡中的任意一种或更多种。

17、在本申请提供的一种实施方式中，降温过程结束后包含所述油包水乳状液的混合物所处的温度为-2℃至1℃。

18、本申请的有益效果如下：

19、本申请提供了一种含蜡体系下环戊烷气体水合物结晶诱导期预测方法，可实现对含蜡体系下环戊烷气体水合物成核诱导期的预测。可实现含蜡体环戊烷气体水合物结晶诱导期的有效预测，主要应用于水合物固态存储技术、制冷、化工分离以及油气输送管线中的水合物冻堵风险控制等方向。

20、利用本申请提供的预测方法可实现对含蜡体系下环戊烷水合物结晶诱导期时长的准确预测；该方法可有效预测海底含蜡原油、气、水混输管道内气体水合物生成的时间，也有助于实现对混输管道水合物的生成进行防控。

21、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来发明实现和获得。

技术特征：

1.一种环戊烷水合物成核诱导期时长的预测方法，其中，所述环戊烷水合物由水、环戊烷和蜡混合后生成；

2.根据权利要求1所述的环戊烷水合物成核诱导期时长的预测方法，其中，所述蜡选自c18至c40的蜡中的任意一种或更多种。

3.根据权利要求1或2所述的环戊烷水合物成核诱导期时长的预测方法，其中，降温过程结束后包含所述油包水乳状液的混合物所处的温度-2℃至1℃。

4.一种环戊烷水合物成核诱导期时长的预测方法，其中，所述环戊烷水合物由水、环戊烷和蜡混合后生成；

5.根据权利要求4所述的环戊烷水合物成核诱导期时长的预测方法，其中，所述蜡选自c18至c40的蜡中的任意一种或更多种。

6.根据权利要求4或5所述的环戊烷水合物成核诱导期时长的预测方法，其中，降温过程结束后的所述混合物所处的温度为-2℃至1℃。

技术总结
本申请提供了一种含蜡体系下环戊烷气体水合物结晶诱导期预测方法，可实现对含蜡体系下环戊烷气体水合物成核诱导期的有效预测，对水合物固态存储天然气技术、制冷、化工分离以及油气输送管线中的水合物冻堵风险控制等方面的研究和工业推广应用，具有重要的意义。本申请的技术方案通过获取所述混合物中的含水率φw，获取单位体积的包含油包水乳状液的混合物中分散的油包水乳状液的总表面积A，获取所述混合物中的蜡的质量百分含量Cwax；将上述参数进行计算即得所述环戊烷水合物成核诱导期时长。

技术研发人员：熊新强,巴玺立,吴浩,文韵豪,王念榕,张磊
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15