在開采點(diǎn)，天然氣是不同濃度的碳?xì)浠衔锖头翘細(xì)浠衔锍煞值幕旌衔?。不同井口的確切成分不同，這意味著天然氣的初始處理和精確質(zhì)量測(cè)量對(duì)于避免設(shè)備損壞和確保一致的熱值至關(guān)重要。本文討論了其中一個(gè)難測(cè)量，但至關(guān)重要的參數(shù)：烴露點(diǎn)。
天然氣的組成:
在開采點(diǎn)，天然氣由20種或20種以上單獨(dú)的碳?xì)浠衔锖头翘細(xì)浠衔锝M成。甲烷是主要組分，通常在60%到90%之間，其他組分以不同的比例存在，從高百分比到小于0.01%的微量。不想要的非烴成分包括二氧化碳、硫化氫和水分。除了甲烷，其他碳?xì)浠衔锍煞职ㄒ彝?C2H6)、丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)。
初始處理使氣體干燥以除去液態(tài)水并降低水蒸氣濃度。在低溫分離提取夾帶的冷凝物和降低非甲烷碳?xì)浠衔锏臐舛戎埃缫夯烊粴?NGLs)-乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷和天然汽油。進(jìn)一步處理可去除CO2和H2S。結(jié)果是氣體混合物中甲烷的比例很高，但仍然含有不同數(shù)量的乙烷、丙烷和丁烷。
因此，術(shù)語(yǔ)“天然氣"描述了一種包含廣泛碳?xì)浠衔锏臍怏w混合物，從輕短鏈脂肪族(非芳香化合物)到重的長(zhǎng)鏈分子。
行業(yè)如何定義烴露點(diǎn)？
烴露點(diǎn)(HCDP)指的是當(dāng)氣體在恒壓下冷卻時(shí)，重?zé)N組分開始從氣相中冷凝出來的溫度。它有時(shí)被稱為“烴液滴"。
因此，高HCDP通常表明重?zé)N組分的比例較高。這是管道運(yùn)營(yíng)商的一個(gè)重要參數(shù)：如果天然氣中含有高比例的重?zé)N，則管道中形成冷凝液的風(fēng)險(xiǎn)更大。
HCDP被定義為烴從天然氣混合物中冷凝成液體的一系列匹配壓力和溫度點(diǎn)。對(duì)于具有給定成分的天然氣，它通常顯示在相圖(見下文)上，作為氣體壓力和溫度的函數(shù)。露點(diǎn)線將兩相氣液區(qū)和單相氣體區(qū)分開。在給定的壓力下可能有兩個(gè)露點(diǎn)溫度，在給定的溫度下可能有兩個(gè)露點(diǎn)壓力。
這種相位包絡(luò)現(xiàn)象提供了一種稱為逆凝結(jié)的行為。“逆行"一詞的意思是向后移動(dòng)，這種現(xiàn)象之所以如此命名是因?yàn)樗c純組分的相行為相矛盾，純組分隨著壓力的增加和/或溫度的降低而凝結(jié)。液體能形成的大壓力稱為臨界凝析壓力，液體能形成的大溫度稱為臨界凝析溫度。注意，考慮到相包絡(luò)線的形狀，通常在25至30 bar(理想情況下為27 bar)的壓力下進(jìn)行烴露點(diǎn)和潛在烴液體的測(cè)量，其中液體在高溫度下發(fā)生滴出。當(dāng)冷凝物從氣體混合物中形成時(shí)，碳?xì)浠衔锏姆植及l(fā)生變化，使得液相富集在較重的組分中，而氣相則趨于耗盡。當(dāng)氣體被冷卻到低于其原始露點(diǎn)溫度時(shí)，整個(gè)露點(diǎn)曲線趨向變冷，剩余的氣相在較重的組分耗盡。冷卻氣體溫度成為氣流的新HCDP。
測(cè)量烴露點(diǎn)的難點(diǎn):
烴露點(diǎn)(HCDP)不是一個(gè)容易測(cè)量的參數(shù)。氣體成分、污染物和添加物、高壓以及腐蝕性化合物的存在因管道而異，所有這些都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。
HCDP對(duì)氣流中的特定組分非常敏感，并且受到重?zé)N濃度的強(qiáng)烈影響，尤其是C6+。重?zé)N的存在將增加HCDP，如果不將其納入HCDP計(jì)算，將低估HCDP。因此，準(zhǔn)確測(cè)定HCDP需要評(píng)估C6+組分中單個(gè)組分的分布(至少C9，但可能更高)。
如何測(cè)量烴露點(diǎn):
隨著時(shí)間的推移，有許多不同的方法可用于測(cè)量烴露點(diǎn)。
在線光學(xué)烴露點(diǎn)分析儀:
這些分析儀使用冷鏡傳感器準(zhǔn)確自動(dòng)地測(cè)定樣氣的烴露點(diǎn)溫度。它們的主要優(yōu)勢(shì)是可靠的重復(fù)測(cè)量-不像下面描述的手動(dòng)露點(diǎn)儀，測(cè)量是客觀和自動(dòng)的。無需專業(yè)的操作人員，總體運(yùn)營(yíng)成本較低——盡管有大量的資本投入。
Michell的Condumax II烴露點(diǎn)分析儀使用黑斑技術(shù)(冷鏡露點(diǎn)傳感器的一種變形)提供HCDP的連續(xù)準(zhǔn)確測(cè)量。同樣的分析儀也可以測(cè)量水露點(diǎn)，借助Michell的金屬氧化物陶瓷濕度傳感器。
手動(dòng)冷鏡烴露點(diǎn)分析儀:
烴露點(diǎn)分析儀用于對(duì)管道中的天然氣質(zhì)量進(jìn)行抽查，并驗(yàn)證其他烴露點(diǎn)分析儀的測(cè)量。烴露點(diǎn)分析儀是一種便攜式儀器，現(xiàn)場(chǎng)一個(gè)工程師就可以簡(jiǎn)便使用。
除了便攜性外，手動(dòng)露點(diǎn)分析儀的主要優(yōu)勢(shì)是低成本投入。但是，它們被建議僅作為維護(hù)工具或在未安裝在線分析儀的地方進(jìn)行抽查。
盡管它們很方便，但也有一些缺點(diǎn)，包括運(yùn)行成本高。盡管儀器本身很簡(jiǎn)單，但它是勞動(dòng)密集型，而且需要高度培訓(xùn)過的操作人員。測(cè)量本身是主觀的，因?yàn)樗鼈內(nèi)Q于操作員的判斷。無論操作人員有多豐富的經(jīng)驗(yàn)和訓(xùn)練有素，每個(gè)人的測(cè)量精度都會(huì)在一定程度上有所不同。由于這些因素，手動(dòng)冷鏡露點(diǎn)儀只適合定期抽查氣體質(zhì)量。
測(cè)量烴露點(diǎn)的原始技術(shù)是使用冷鏡露點(diǎn)儀。這是一種手動(dòng)方法，需要熟練的操作員觀察冷鏡上冷凝液的形成情況，并使用他們的判斷來確定露點(diǎn)溫度。
高分辨率視頻用于可靠的重復(fù)性測(cè)量:
新型便攜式露點(diǎn)分析儀的近期發(fā)展克服了舊式儀器的許多缺點(diǎn)和局限性。
Michell的CDP301 Condumax露點(diǎn)分析儀使用基準(zhǔn)的冷鏡技術(shù)，但減少了對(duì)操作員判斷的依賴，以準(zhǔn)確記錄露點(diǎn)溫度。CDP301采用高清視頻在屏幕上顯示冷凝物的形成，用戶只需點(diǎn)擊一下按鈕就可以輕松確定準(zhǔn)確的露點(diǎn)溫度。視頻也被記錄下來，為以后的分析提供所有測(cè)量的準(zhǔn)確記錄。CDP301還可以使用相同的冷鏡傳感器測(cè)量水露點(diǎn)。
氣相色譜儀（GC）用于深度分析氣體成分:
如果使用得當(dāng)，氣相色譜儀允許用戶進(jìn)一步分析其天然氣的確切成分。該方法測(cè)定每種碳?xì)湓氐臐舛?在大多數(shù)情況下高達(dá)C12)。氣相色譜儀(如LDetek MultiDetek2-EX使用戶能夠：將多個(gè)氣體質(zhì)量/價(jià)格參數(shù)組合到一個(gè)分析儀中確定導(dǎo)致高露點(diǎn)水平的成分，以確定原因/來源提供理論上的相包絡(luò)曲線multidetek-EX2然而，氣相色譜并不是監(jiān)測(cè)過程的理想解決方案，因?yàn)樗褂糜?jì)算值來確定烴露點(diǎn)。在線烴露點(diǎn)分析儀(如Condumax II)是監(jiān)測(cè)過程和檢測(cè)過程異常情況的有效和具成本效益的方法，和二次GC用于提供額外的分析數(shù)據(jù)。
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