Abstract Hydrate generation and pipe blockage in long-distance natural gas transmission pipelines has always been a major issue affecting the transmission safety. Although considerable progress have been made in recent years, there is still a long way to go in the study of the hydrates generation and plugging prediction in the gas pipelines. Hydrate plugging and accumulation is a gradual process. However, the previous studies have focused only on the prediction of whether hydrates are formed. Actually, the research on hydrate formation rate and pipelines blockage degree at different times is also important for the hydrate prevention and control. In this work, the authors proposed a novel risk assessment method for hydrate blockage in long-distance natural gas transmission pipelines. Firstly, considering the hydrate formation process, a new model consist of mass, momentum and energy balance equations was established. Secondly, the model results are solved by the iterative method and finite difference method. After comparison, the calculation results and the field data are in good agreement. Finally, the sensitivity analysis were performed on the important parameters of our model. According to the sensitivity analysis, transmission rate, inlet temperature, and natural gas dew point temperature have different effects on the hydrate generation, the location of the largest plugging point, and the degree of blockage. Meanwhile, considering the actual gas transmission process and the hydrate plugging characteristics, the proposed hydrate prevention and control measures can be taken to achieve safe and efficient natural gas transmission.

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天然气长输管道水合物堵塞风险评估

摘要 天然气长输管道水合物生成和管道堵塞一直是影响输送安全的主要问题。尽管近年来取得了长足的进步，但天然气管道中水合物生成和堵塞预测的研究还有很长的路要走。水合物堵塞和聚集是一个渐进的过程。然而，以往的研究只关注是否形成水合物的预测。实际上，不同时期水合物生成速率和管道堵塞程度的研究对于水合物防治也具有重要意义。在这项工作中，作者提出了一种新的天然气长输管道水合物堵塞风险评估方法。首先，考虑水合物的形成过程，建立了由质量、动量和能量平衡方程组成的新模型。其次，通过迭代法和有限差分法对模型结果进行求解。经比较，计算结果与现场数据吻合较好。最后，对模型的重要参数进行了敏感性分析。根据敏感性分析，传输速率、入口温度和天然气露点温度对水合物生成、最大堵塞点的位置和堵塞程度有不同的影响。同时，结合实际输气过程和水合物堵塞特点，采取水合物防治措施，实现天然气安全高效输送。建立动量和能量平衡方程。其次，通过迭代法和有限差分法对模型结果进行求解。经比较，计算结果与现场数据吻合较好。最后，对模型的重要参数进行了敏感性分析。根据敏感性分析，传输速率、入口温度和天然气露点温度对水合物生成、最大堵塞点的位置和堵塞程度有不同的影响。同时，结合实际输气过程和水合物堵塞特点，采取水合物防治措施，实现天然气安全高效输送。建立动量和能量平衡方程。其次，通过迭代法和有限差分法对模型结果进行求解。经比较，计算结果与现场数据吻合较好。最后，对模型的重要参数进行了敏感性分析。根据敏感性分析，传输速率、入口温度和天然气露点温度对水合物生成、最大堵塞点的位置和堵塞程度有不同的影响。同时，结合实际输气过程和水合物堵塞特点，采取水合物防治措施，实现天然气安全高效输送。模型结果采用迭代法和有限差分法求解。经比较，计算结果与现场数据吻合较好。最后，对模型的重要参数进行了敏感性分析。根据敏感性分析，传输速率、入口温度和天然气露点温度对水合物生成、最大堵塞点的位置和堵塞程度有不同的影响。同时，结合实际输气过程和水合物堵塞特点，采取水合物防治措施，实现天然气安全高效输送。模型结果采用迭代法和有限差分法求解。经比较，计算结果与现场数据吻合较好。最后，对模型的重要参数进行了敏感性分析。根据敏感性分析，传输速率、入口温度和天然气露点温度对水合物生成、最大堵塞点的位置和堵塞程度有不同的影响。同时，结合实际输气过程和水合物堵塞特点，采取水合物防治措施，实现天然气安全高效输送。对我们模型的重要参数进行了敏感性分析。根据敏感性分析，传输速率、入口温度和天然气露点温度对水合物生成、最大堵塞点的位置和堵塞程度有不同的影响。同时，结合实际输气过程和水合物堵塞特点，采取水合物防治措施，实现天然气安全高效输送。对我们模型的重要参数进行了敏感性分析。根据敏感性分析，传输速率、入口温度和天然气露点温度对水合物生成、最大堵塞点的位置和堵塞程度有不同的影响。同时，结合实际输气过程和水合物堵塞特点，采取水合物防治措施，实现天然气安全高效输送。