陈兵 张曙旋 郭焕焕

西安石油大学机械工程学院

为了减轻全球温室效应,我国目前高度重视CCUS技术的相关研究工作,多条CO2长输管线开始设计筹建。但长输管线工况复杂,在高温低压条件下,气体在输送过程中很容易产生水合物,引起如冲击、阻塞、液位波动、管道堵塞甚至爆管等问题[1-6]。CO2水合物一旦形成,轻则影响流体流量,重则将管线堵塞甚至报废。管道中CO2水合物堵塞由两个过程引起:①达到水合物平衡的压力、温度,水合物开始成核、生长;②依靠流体颗粒之间的黏附力致使水合物聚集[7-12]。因此,在长输管线中防治水合物的生成是管道安全输送的关键,研究CO2水合物在管道输送过程中的形成规律是防治水合物形成的基础[13-14]。

研究CO2水合物的形成规律对防治和利用水合物均有重要意义,目前,国内外关于CO2水合物的生成多是在静态条件下,或研究在高压反应釜内搅拌条件下生成水合物,对管道内流动条件下水合物生长的研究相对较少。Davies等[15]开发了一套多相流模拟软件可以预测多相流管线中的水合物堵塞,能够预测多相流管路中水合物形成速率等多种流动参数,但是该软件不够成熟;Turner等[16]提出了一种水合物生成动力模型,他认为水合物形成和生长要经历成簇反应、临界尺寸(水合物晶核)的形成以及晶体的生长3个阶段;唐翠萍团队在长度50 m 的高压循环线路里,对CO2水合物形成过程和流动特性进行了研究,为后续水合物形成规律及堵塞提供理论和实验基础[17-19]。……