一种天然气水合物抑制剂甲醇注入量计算程序的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种计算软件，尤其是一种天然气水合物抑制剂甲醇注入量的计算程 序。
【背景技术】
[0002] 目前，通过注入抑制剂来防止天然气水合物的生成已经成为了各大油气田所采用 的重要方法之一，其中甲醇的应用最为广泛，甲醇注入量通常采用Ha_erschmidt来计算， 国内也有学者在Hammerschmidt公式的基础之上提出了比较完善的甲醇注入量计算方法。 但是，该计算方法在实际应用过程中需要较为复杂的计算步骤，尤其是计算过程中的甲醇 气液平衡常数和天然气饱和含水量需要通过查图版的方式获得，更是降低了计算效率，增 大了人为误差。因此，我们也在Hammerschmidt公式的基础上，通过对甲醇气液平衡常数图 版和天然气饱和含水量图版进行了公式化处理，将图版转化为可编程的数学公式，同时开 发了甲醇注入量的计算程序，简化了甲醇注入量计算过程中繁琐的人工计算。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有的甲醇注入量计算方法较为繁琐以及不能应用于计算机编程的缺 点，本发明对甲醇气液平衡常数图版和天然气饱和含水量图版进行了公式化处理，而且提 供一种通过计算机实现提高计算速度的甲醇注入量计算方法以及计算机程序。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005] 天然气水合物是在一定条件下由水和天然气组成的类冰的笼形结晶化合物。水合 物技术在气体储运领域具有广阔的发展前景，但是在油气设备、管道中形成的水合物会引 起堵塞，影响油气田的正常生产作业。因此，在天然气开采和管道输送过程中往往需要添加 一定量的水合物抑制剂，其中应用最多的水合物抑制剂就是甲醇。甲醇的注入量会影响到 油气田的运行成本，因此需要准确的计算。甲醇注入系统的总量，包括液相用量和气相蒸发 量，具体计算过程可参考文献《天然气水合物抑制剂甲醇注入量的计算》，下面仅介绍甲醇 气液平衡常数图版和天然气饱和含水量图版的公式化方法以及计算机程序。
[0006] -、甲醇气液平衡常数图版的公式化
[0007] 在进行注入甲醇的过程当中，由于甲醇沸点较低，故其蒸发量很大。甲醇在气相中 的蒸发损失量可以根据气液平衡常数进行估算。所谓的甲醇气液平衡常数α指的是甲醇 在气相中的质量浓度（g/m 3)与甲醇在水溶液中的质量浓度的比值，工程上通常使用甲醇气 液平衡常数图版（见图1)得到一定压力和温度条件下的平衡常数。图版法虽然较为简洁， 但其不足之处在于不能应用到计算机程序当中。因此，我们对甲醇气液平衡常数图版进行 了数学上的处理，把平衡常数α以a = f(P，t)的形式表达出来。
[0008] 1曲线的数学处理
[0009] 1. 1图版曲线的离散化
[0010] 所谓的对曲线进行离散化，就是把连续的曲线转换成一系列离散的点，并把各个 点的坐标记录下来，以作备用。
[0011] 1.2图版曲线的拟合
[0012] 在获得了曲线上的离散点的数据之后，就可以对曲线进行公式化处理-拟合，以 便于程序的编写。
[0013] 由于原图版中的纵坐标为对数坐标，不便于观察。因此，利用上一步中的数据点重 新进行绘图。以〇°C的曲线为例，将压力调整为横坐标，将平衡常数a调整为纵坐标（见图 2)。
[0014] 观察曲线形状，我们选取几种常见的函数对曲线进行拟合，分别是指数函数， 多项式函数和幂函数，函数方程分别为J 1(P) = aeb'p+ced'p，f 2(p) = aeb'p，f3(p)= ap3+bp2+cp+d，f4(p) = apb+c。拟合结果见下表1 :
[0015] 表1 0°C曲线的拟合结果对比
[0017] 通过以上拟合结果可得，对于(TC的平衡常数曲线而言，f4(p) =apb+c的拟合效果 是最好的，其相关系数R2达到了 〇. 9999。
[0018] 利用同样的方法，对其他温度下的曲线进行拟合，通过对比相关系数R2的方法确 定最优拟合函数（见表2)。
[0019] 表2所有温度下的曲线拟合结果对比
[0020]
[0021] 综合对比表2中拟合函数的相关系数，f4(p) = apb+c的拟合效果最佳，而且该函 数形式简单，便于程序的编写。表3列出的是拟合函数f (p) = apb+c的详细结果：
[0022] 表3最终拟合结果
[0024] 2程序框图（见图3)
[0025] 3拟合结果检验（见表4) [0026] 表4图版值与计算值比较
[0027]
[0028] 利用甲醇气液平衡常数计算程序的结果与图版值进行比较，比较结果表明计算程 序具有较高的精确度。
[0029] 二、天然气饱和含水量图版的公式化
[0030] 随着天然气集输过程中压力和温度条件的变化,天然气中饱和的水蒸气的量会发 生变化，进而导致管线中不同位置的自由水含量的变化。天然气饱和含水量可以通过天然 气饱和含水量图来获得。由于天然气饱和含水量图比较常用，此前已有学者对该图版进行 过公式化处理，具体过程请参考《天然气含水量图数学模拟与程序》，在程序编写的过程中 我们将直接引用该文献的结论。
[0031] 三、甲醇注入量计算程序
[0032] 甲醇注入量计算程序是在Visual Studio 2008集成开发环境下使用C#语言编写 的窗体应用程序。
[0033] 运行甲醇注入量计算程序，出现的是欢迎界面（见图5)，包括程序的名称、开始按 钮和退出按钮，若单击开始按钮则进入下一个窗口，若单击退出按钮则弹出一个提示对话 框（见图6)，点击确定退出程序，点击取消则返回欢迎界面。
[0034] 在欢迎界面单击开始按钮就进入程序的主体计算部分：
[0035] 首先单击"第一步"标签进入计算液相最小甲醇浓度模块（见图7)，输入加入抑制 剂之前水合物生成温度^和加入抑制剂之后水合物生成温度t 2，单击"计算Λ t"按钮计算 出水合物生成温度降低值，再单击"计算X"按钮计算出天然气流的液相最小甲醇浓度X。
[0036] 其次，单击"第二步"标签进入计算气相蒸发量模块（见图8)，在"计算平衡常数 α "部分中输入温度和压力值，其中温度为上一步中的t2，压力为与流动温度t2相对应的数 值，单击"计算α "按钮计算出平衡常数α，单击"显示气液平衡曲线"按钮可弹出气液平 衡曲线窗口（见图9)对程序计算结果进行检验。单击"计算气相蒸发量"按钮计算出甲醇 的气相蒸发损失量。
[0037] 再次，单击"第三步"标签进入天然气含水量模块（见图10)，输入初态压力，初态 温度，末态压力，末态温度，单击"计算含水量"按钮，得到初态含水量和末态含水量。同时 也可以单击"显示含水量曲线"按钮弹出天然气饱和含水量曲线（如图11)，对计算结果进 行检验。
[0038] 最后，单击"第四步"按钮