張立賀，包瑞新，宋書(shū)宇，商麗艷

（1. 遼寧石油化工大學(xué) 石油與天然氣工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001；2. 遼寧石油化工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001；3. 遼寧石油化工大學(xué) 化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)部，遼寧 撫順 113001）

水合物是在低溫高壓條件下，由氣體分子和水分子共同作用形成的復(fù)雜籠型晶體，每一個(gè)籠狀結(jié)構(gòu)包含1個(gè)或多個(gè)客體分子[1-3]，其形成過(guò)程與鹽類(lèi)的結(jié)晶有一定的相似之處，通常經(jīng)歷成核和生長(zhǎng)這兩個(gè)階段[4]。隨著海上油氣田開(kāi)發(fā)程度和開(kāi)采深度的逐漸增加，其低溫高壓的環(huán)境使管路中的水合物更容易生成，并引起管路堵塞[5,6]，對(duì)石油天然氣的工業(yè)生產(chǎn)造成一定的影響，甚至?xí)斐蓢?yán)重的生產(chǎn)事故。因此，了解水合物堵塞管路的過(guò)程和影響堵管的因素，預(yù)測(cè)可能發(fā)生堵塞的位置以及探索如何防止水合物堵管的發(fā)生已成為當(dāng)今水合物研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)[7]。

早期對(duì)于氣體水合物的研究大部分是在反應(yīng)釜中進(jìn)行的，主要是對(duì)水合物動(dòng)力學(xué)抑制劑和阻聚劑等方面的研究[8,9]，但由于反應(yīng)釜實(shí)驗(yàn)所得的研究成果無(wú)法在實(shí)際環(huán)路中得到有效地利用，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究人員將研究重點(diǎn)從反應(yīng)釜轉(zhuǎn)移至流動(dòng)環(huán)路。流動(dòng)環(huán)路能夠較好地對(duì)管路中的實(shí)際流動(dòng)情況進(jìn)行模擬，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要從流動(dòng)體系下水合物的生成[10]、水合物漿液流動(dòng)特性[11]、水合物堵管機(jī)理及風(fēng)險(xiǎn)控制[12]和水合物顆粒聚并及粒徑分布[13]等方面開(kāi)展了研究。呂曉方等[14]借助國(guó)內(nèi)首套高壓天然氣水合物實(shí)驗(yàn)環(huán)路進(jìn)行了天然氣油基水合物漿液流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，探究了壓力和流速等因素對(duì)天然氣水合物漿液流動(dòng)的影響。結(jié)果表明：壓力與水合物的生成成正比關(guān)系，即壓力越大，管路中的水合物越容易生成，堵管風(fēng)險(xiǎn)隨之增大；流速與水合物的生成成反比關(guān)系，即流速越大，管路中的水合物越不容易生成，堵管風(fēng)險(xiǎn)隨之降低。周詩(shī)崠等[15]研究了中高含水率體系下CO2水合物漿液的流動(dòng)與堵塞特性，結(jié)果表明，隨著含水率的增大，水合物漿液安全流動(dòng)時(shí)間減小，漿液摩阻系數(shù)增大，同時(shí)發(fā)現(xiàn)生成的CO2水合物極易在上管壁處聚并形成水合物沉積層，隨著持液量的不斷增加，水合物誘導(dǎo)時(shí)間會(huì)呈現(xiàn)出先增大后減小的非線(xiàn)性變化，生成的水合物體積會(huì)隨著持液量的增加而減小。宋光春等[16]通過(guò)高壓流動(dòng)環(huán)路研究了柴油+水+天然氣體系中水合物的形成和堵塞特性，提出了快速堵塞機(jī)理。結(jié)果表明，根據(jù)管道內(nèi)壓降和初始流速的不同，水合物堵塞管道方式有兩種，一種是水合物沉積層在管道內(nèi)的形成和生長(zhǎng)，另一種是液相分層和流體黏度的急劇增加。左江偉等[17]通過(guò)高壓循環(huán)可視環(huán)路研究了CO2水合物的生成及漿液流動(dòng)特性，結(jié)果表明：隨著初始?jí)毫Φ纳?，CO2水合物的誘導(dǎo)期不斷縮短，耗氣量不斷增加；隨著初始流速的增大，誘導(dǎo)期和耗氣量均減小；隨著管路載液量的增加，誘導(dǎo)期呈現(xiàn)先縮短后增長(zhǎng)的趨勢(shì)，耗氣量不斷減小。Andersson等[18]對(duì)水基和油基天然氣水合物進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，水合物在濃度較低時(shí)，對(duì)流動(dòng)壓降作用較小，此時(shí)造成管路堵塞的主要原因是水合物顆粒之間的聚集。以上學(xué)者分別利用實(shí)驗(yàn)環(huán)路開(kāi)展了水合物生成動(dòng)力學(xué)和堵塞特性的研究，但對(duì)于傾斜管中CO2水合物漿液流動(dòng)時(shí)間的研究較少。由于CO2水合物極易在管道中生成并引起堵塞，漿液流動(dòng)時(shí)間是預(yù)防水合物堵塞的重要因素，對(duì)其開(kāi)展研究具有重要意義。

本文在高壓循環(huán)管路上開(kāi)展傾斜管中CO2水合物生成及堵塞實(shí)驗(yàn)，主要研究壓力和流速等因素對(duì)水合物漿液流動(dòng)時(shí)間和堵塞趨勢(shì)的影響，并分析CO2水合物從生成到堵塞過(guò)程中各個(gè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的變化情況，為維持和保證CO2水合物在管道中安全流動(dòng)以及進(jìn)一步研究天然氣水合物堵塞管道相關(guān)問(wèn)題提供理論參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置由進(jìn)液系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、溫度壓力控制系統(tǒng)和采集系統(tǒng)等組成，如圖1所示。環(huán)路總長(zhǎng)30 m，其中彎管段3段，每段長(zhǎng)2 m，環(huán)道內(nèi)徑22 mm，管道設(shè)計(jì)壓力為16 MPa，管路有效總體積為45 L，管路通過(guò)把實(shí)驗(yàn)設(shè)定體積的水抽入到水合物反應(yīng)釜中以控制管路的持液量。環(huán)路溫度由制冷機(jī)通過(guò)夾套冷卻，低溫恒溫浴槽溫控范圍-10.0~20.0 °C，控溫精度0.1 °C。所有的溫度、壓力、壓差和流速等數(shù)據(jù)均由電腦采集并記錄。另外，該管道配有一對(duì)圓形高壓視窗。

圖1 多相混輸高壓循環(huán)環(huán)路裝置Fig. 1 Multiphase mixed transmission high pressure circulating loop device

1.2 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)材料：去離子水，CO2氣體（純度為99%），沈陽(yáng)廣泰氣體有限責(zé)任公司。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①檢測(cè)裝置的氣密性，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行清洗，確保裝置內(nèi)無(wú)雜質(zhì)附著。②利用真空泵將環(huán)道內(nèi)壓力抽至-0.02 MPa。③開(kāi)啟數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，打開(kāi)注液泵，把實(shí)驗(yàn)設(shè)定體積的水抽入到水合物反應(yīng)釜中，同時(shí)開(kāi)啟低溫水浴，使管道內(nèi)的液體溫度維持在10 °C左右。④打開(kāi)循環(huán)泵并調(diào)節(jié)泵速，使整個(gè)環(huán)路中的水以實(shí)驗(yàn)設(shè)定的3 L/min、5 L/min或7 L/min的速率循環(huán)流動(dòng)。⑤打開(kāi)進(jìn)氣閥，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定的2.7 MPa、3.0 MPa或3.3 MPa壓力時(shí)停止進(jìn)氣，經(jīng)過(guò)0.5 h后CO2部分溶解到水中，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力減小，此時(shí)需要再次進(jìn)行補(bǔ)氣至實(shí)驗(yàn)壓力，補(bǔ)氣過(guò)程需進(jìn)行5~6次（耗時(shí)約3 h），最后一次補(bǔ)氣后，經(jīng)過(guò)0.5 h以上的穩(wěn)定流動(dòng)后氣液混合物的壓力不再出現(xiàn)波動(dòng)，這時(shí)氣液兩相達(dá)到溶解平衡，關(guān)閉進(jìn)氣閥，進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。⑥上升管道尾端連接的氣柱，改變管道傾斜的角度為30°時(shí)停止，再次設(shè)置低溫水浴的溫度為-10.0 °C并對(duì)整個(gè)環(huán)道進(jìn)行降溫，同時(shí)打開(kāi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，記錄壓力、溫度、壓差和流速等數(shù)據(jù)。⑦實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，打開(kāi)排氣閥和排液閥，將管道內(nèi)CO2氣體和液體排除干凈之后，用壓縮機(jī)將空氣壓入環(huán)道內(nèi)進(jìn)行清掃，最后將數(shù)據(jù)保存后關(guān)閉系統(tǒng)。

1.3 實(shí)驗(yàn)工況

實(shí)驗(yàn)壓力參數(shù)通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)壓閥來(lái)控制進(jìn)出氣體的量獲得，管道傾斜角度通過(guò)控制氣柱的高度獲得，流速通過(guò)控制循環(huán)泵獲得，持液量通過(guò)注入和排出水的量獲得。為探究初始?jí)毫?、流速和持液量?duì)水合物漿液流動(dòng)時(shí)間和粒徑大小的影響，設(shè)置并進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn)，采用控制變量法，實(shí)驗(yàn)體系為去離子水定容體系，部分實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)相關(guān)參數(shù)Table 1 Experiment related parameters

2 結(jié)果與討論

2.1 CO2水合物生成及堵塞過(guò)程分析

為了探究?jī)A斜管中低溫高壓體系下CO2水合物的生成及堵塞過(guò)程，以?xún)A斜角30°、壓力3.0 MPa、溫度10.0 °C和持液量35 L的實(shí)驗(yàn)工況為例，分析水合物生成過(guò)程中壓力、溫度、流速和壓差的變化趨勢(shì)，如圖2所示?？梢暣皟?nèi)CO2水合物在管道生成到堵塞時(shí)的宏觀變化情況如圖3所示。

通過(guò)對(duì)圖2中各個(gè)參數(shù)的變化趨勢(shì)和圖3中水合物生成宏觀變化情況進(jìn)行分析可知，在傾斜管中低溫高壓條件下CO2水合物從生成到堵塞過(guò)程的總體規(guī)律具體可分為以下4個(gè)階段。

（1）穩(wěn)定流動(dòng)階段。在實(shí)驗(yàn)注氣結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)壓力為3.0 MPa、體系溫度為10.0 °C，此時(shí)氣液呈溶解平衡狀態(tài)，由圖3(a)可知，管內(nèi)水和氣泡在磁力循環(huán)泵的作用下高速流動(dòng)，通過(guò)可視窗觀察到流體具有良好的流動(dòng)性。隨著制冷機(jī)組降溫的繼續(xù)進(jìn)行，CO2在水中的溶解度逐漸增大，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力和溫度不斷下降。在磁力循環(huán)泵的作用下，管道中的流體一直處于反復(fù)循環(huán)狀態(tài)，體系流速在400 L/h上下浮動(dòng)，管路壓差在3.8 kPa上下浮動(dòng)，該階段無(wú)水合物生成（圖3(a)）。

（2）水合物生成階段。當(dāng)管內(nèi)流體降到一定溫度時(shí)，如圖2所示，觀察到系統(tǒng)溫度突然上升，管道內(nèi)壓力突然減小，此時(shí)水合物開(kāi)始生成。這是因?yàn)樗衔锏纳墒且粋€(gè)放熱過(guò)程，導(dǎo)致系統(tǒng)的溫度顯著升高，同時(shí)水合物的生成也會(huì)消耗一定量的CO2氣體，導(dǎo)致系統(tǒng)的壓力不斷減小。如圖3(b)所示，此時(shí)水合物主要在管壁上方生成，這主要是由于在制冷機(jī)作用下水浴夾套的溫度低于系統(tǒng)的溫度，并且CO2水合物的密度也小于水的密度。隨著溫度的不斷降低，水合物的生成驅(qū)動(dòng)力也越來(lái)越強(qiáng)，此時(shí)大量的水合物在管壁上方生成，形成了占管道一半體積的水合物層并隨流體流動(dòng)（如圖3(c)）。由圖2可知，當(dāng)水合物生成時(shí)，流速突然下降，這是由于大量水合物顆粒的生成使得管內(nèi)流體的黏度和摩阻系數(shù)增大而導(dǎo)致的。當(dāng)水合物生成時(shí)，壓差突然上升，這是由于摩阻系數(shù)的增加使壓差迅速增大。

（3）水合物漿液流動(dòng)階段。如圖2所示，隨著系統(tǒng)溫度的不斷降低，壓力平緩減小，一方面說(shuō)明，在水合物漿液流動(dòng)的過(guò)程中仍有水合物在持續(xù)地生成，但水合物的生成速率較慢，生成量較少；另一方面說(shuō)明，在溫度降低的條件下CO2的溶解度增大。從圖3(d)中可以發(fā)現(xiàn)，與圖3(c)相比，水合物顆粒由占管道一半體積變成充滿(mǎn)管道，這是由于水合物顆粒在不斷增長(zhǎng)和聚并導(dǎo)致的，此時(shí)流體黏度進(jìn)一步增大，流速進(jìn)一步下降。由于磁力循環(huán)泵的作用，水合物漿液仍以一定的流速緩慢流動(dòng)，此時(shí)，影響壓差的主要因素是流速，由于該階段水合物仍然持續(xù)平穩(wěn)地生成，因此壓差維持在8 kPa左右。

圖2 工況下壓力、溫度、流速和壓差隨時(shí)間的變化Fig. 2 Variation of pressure, temperature, flow rate and differential pressure with time under working conditions

（4）堵塞階段。隨著水合物顆粒的不斷聚集，水合物由漿狀向泥狀轉(zhuǎn)變，如圖3(d)~(e)所示，管內(nèi)流體受到的阻力也不斷增加，導(dǎo)致流速不斷下降，當(dāng)流速為0時(shí)，管道發(fā)生堵塞，在可視窗可以觀察到水合物顆粒呈濕雪狀分布在整個(gè)管道的上壁部分（圖3(e)），此時(shí)管道內(nèi)的流體失去流動(dòng)性。

圖3 CO2水合物從管道生成到堵塞時(shí)的宏觀變化情況Fig. 3 Macroscopic change of CO2 hydrate from pipeline generation to blockage

2.2 壓力對(duì)水合物堵管時(shí)間的影響

由于CO2水合物極易在管道中生成并快速引發(fā)堵塞，因此對(duì)水合物漿液安全流動(dòng)時(shí)間的研究顯得尤為重要。本文定義過(guò)冷度為CO2水合物生成點(diǎn)與平衡點(diǎn)之間的溫差，定義水合物漿液流動(dòng)時(shí)間為溫度突然上升至管道流速為0時(shí)的這一段時(shí)間。在傾斜角30°，流速分別為3 L/min、5 L/min和7 L/min，持液量35 L，溫度10.0 °C下，進(jìn)行了不同初始?jí)毫ο滤衔锷傻蕉氯膶?shí)驗(yàn)。

由圖4可知，水合物在大量生成時(shí)會(huì)釋放大量的熱量，導(dǎo)致系統(tǒng)溫度明顯升高。不同初始?jí)毫ο滤衔锷啥氯闆r，如表2所示。在流速為3 L/min，初始?jí)毫Ψ謩e為2.7 MPa、3.0 MPa和3.3 MPa時(shí)，水合物漿液流動(dòng)時(shí)間分別為451 s、336 s和303 s，水合物生成溫度分別為4.2 °C、5.4 °C和6.4 °C。在流速為5 L/min，初始?jí)毫Ψ謩e為2.7 MPa、3.0 MPa和3.3 MPa時(shí)，水合物漿液流動(dòng)時(shí)間分別為632 s、510 s和391 s，水合物生成溫度分別為4.2 °C、5.7 °C和6.8 °C。在流速為7 L/min，初始?jí)毫Ψ謩e為2.7 MPa、3.0 MPa和3.3 MPa時(shí)，水合物漿液流動(dòng)時(shí)間分別為740 s、657 s和512 s，水合物生成溫度分別為3.7 °C、6.0 °C和7.0 °C。由上述3組實(shí)驗(yàn)可得到規(guī)律：水合物漿液流動(dòng)時(shí)間隨著初始?jí)毫Φ脑龃蟪尸F(xiàn)逐漸減小的線(xiàn)性變化，且水合物生成時(shí)的溫度也會(huì)隨著初始?jí)毫Φ脑黾佣撸@是由于CO2氣液接觸面積隨著初始?jí)毫Φ脑龃蠖龃?，增加了水合物成核?shù)量，增強(qiáng)了氣液間的質(zhì)量傳遞，此時(shí)水合物更容易大量生成并釋放熱量。由此可得，初始?jí)毫Φ牟粩嘣龃髮?duì)水合物漿液流動(dòng)時(shí)間有著重要的影響。當(dāng)流速為3 L/min，初始?jí)毫τ?.7 MPa增大到3.0 MPa再增大到3.3 MPa時(shí)，過(guò)冷度分別為3.6 °C、3.2 °C和2.6 °C。當(dāng)流速為5 L/min，初始?jí)毫τ?.7 MPa增大到3.0 MPa再增大到3.3 MPa時(shí)，過(guò)冷度分別為3.8 °C、3.3 °C和2.8 °C。當(dāng)流速為7 L/min，初始?jí)毫τ?.7 MPa增大到3.0 MPa再增大到3.3 MPa時(shí)，過(guò)冷度分別為3.4 °C、3.0 °C和2.8 °C。由此可得到一些共同點(diǎn)，初始?jí)毫Φ脑黾訒?huì)使水合物生成所需的過(guò)冷度有所降低，此時(shí)水合物的成核驅(qū)動(dòng)力增加，水合物生成的誘導(dǎo)時(shí)間縮短，從而使得水合物漿液流動(dòng)時(shí)間縮短，導(dǎo)致其發(fā)生堵塞的時(shí)間縮短。因?yàn)闈{液流動(dòng)時(shí)間會(huì)隨著壓力的增加而減少，管道在更高的壓力條件下更容易發(fā)生天然氣水合物堵塞情況，所以在管道混輸中壓力的調(diào)控尤為重要。

圖4 不同流速、初始?jí)毫ο滤衔锷啥氯麥囟入S時(shí)間的變化Fig. 4 Temperature variation of hydrate formation and blockage with time under different flow rates and initial pressures

表2 不同初始?jí)毫ο滤衔锷啥氯闆r對(duì)比Table 2 Comparison of hydrate formation and blockage under different initial pressures

2.3 流速對(duì)水合物堵管時(shí)間的影響

在傾斜角30°，不同初始?jí)毫?.7 MPa、3.0 MPa和3.3 MPa情況下，改變其流速，此時(shí)溫度10.0 °C和持液量35 L保持不變，探究流速對(duì)水合物漿液流動(dòng)時(shí)間的影響，如圖5所示。

圖5 不同初始?jí)毫?、初始流速下水合物生成堵塞溫度隨時(shí)間的變化Fig. 5 Temperature variation of hydrate formation and blockage with time under different initial pressures and flow rates

由圖5可知，在壓力2.7 MPa，流速分別為3 L/min、5 L/min和7 L/min時(shí)，漿液流動(dòng)時(shí)間分別為451 s、632 s和740 s，水合物生成時(shí)的溫度分別為4.2 °C、4.2 °C和3.7 °C。在壓力3.0 MPa，流速分別為3 L/min、5 L/min和7 L/min時(shí)，漿液流動(dòng)時(shí)間分別為336 s、510 s和657 s，水合物生成時(shí)的溫度分別為5.4 °C、4.7 °C和4.6 °C。在壓力3.3 MPa，流速分別為3 L/min、5 L/min和7 L/min時(shí)，漿液流動(dòng)時(shí)間分別為303 s、391 s和512 s，水合物生成時(shí)的溫度分別為6.4 °C、6.1 °C和5.5 °C。由上述3組實(shí)驗(yàn)可得到規(guī)律：隨著初始流速的不斷增大，漿液流動(dòng)時(shí)間不斷增大，水合物的堵塞趨勢(shì)逐漸減小，水合物生成時(shí)的溫度整體呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。這是由于高流速下管內(nèi)介質(zhì)與水浴的換熱時(shí)間較短，降溫效率降低，同時(shí)，由于高流速下水合物生成時(shí)的溫度不斷升高導(dǎo)致過(guò)冷度呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，水合物生成速率降低，最終引發(fā)水合物漿液流動(dòng)時(shí)間增大。此外，雖然大流速加大了CO2氣液接觸面積，增加了水合物成核數(shù)量，增強(qiáng)了氣液間的質(zhì)量傳遞，有助于水合物的生成，但是由于流動(dòng)剪切作用破壞了水合物顆粒的聚并與沉積，從而延長(zhǎng)了水合物漿液在管內(nèi)流動(dòng)的時(shí)間。然而，隨著溫度的不斷下降，不斷形成的水合物顆粒仍會(huì)聚并成塊狀水合物在管道沉積并引發(fā)堵塞。

2.4 CO2水合物堵管機(jī)理分析

根據(jù)在傾斜角為30°的管道中壓力、溫度和流速等參數(shù)變化情況以及對(duì)CO2水合物生成和堵塞過(guò)程中宏觀圖像進(jìn)行分析，總結(jié)出傾斜管中CO2水合物堵塞機(jī)理，如圖6所示。

圖6 CO2水合物堵塞機(jī)理Fig. 6 Blockage mechanism of CO2 hydrate

純水體系中水合物生成前，管內(nèi)流體以氣-液兩相在管道內(nèi)流動(dòng)，一部分CO2氣體以氣泡的形式溶解在水中，環(huán)道內(nèi)流體在循環(huán)泵的作用下穩(wěn)定循環(huán)流動(dòng)（圖6(a)）。隨著低溫水浴對(duì)管內(nèi)流體不斷降溫，當(dāng)滿(mǎn)足水合物生成條件時(shí)，氣相中的水滴表面開(kāi)始大量轉(zhuǎn)化成水合物顆粒（圖6(b)），此時(shí)管內(nèi)流體轉(zhuǎn)變?yōu)闅?液-固三相流動(dòng)，由于CO2水合物的密度低于水相，因此生成的水合物主要集中在管道上方，管內(nèi)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。隨著溫度不斷降低，水合物不斷生成，在此期間，水合物顆粒相互聚并，同時(shí)又在管壁切應(yīng)力和流體剪切力的作用下分解，水合物漿液在流動(dòng)過(guò)程中幾乎充滿(mǎn)整個(gè)管道，管道上方形成白色絮狀水合物聚并體（圖6(c)）。隨著水合物顆粒的不斷生成和聚并導(dǎo)致管道流通面積減小，流體流速下降，從而使流體與水浴套管的接觸時(shí)間增大，導(dǎo)致管內(nèi)流體降溫速率增快，因此又會(huì)大大增強(qiáng)水合物的成核驅(qū)動(dòng)力，水合物的生成速率不斷提高。當(dāng)流速為0時(shí)，水合物顆粒已經(jīng)發(fā)生聚并、沉積并充滿(mǎn)整個(gè)管道，造成管道堵塞（圖6(d)）。

3 結(jié)論

本文利用高壓循環(huán)可視環(huán)路開(kāi)展了傾斜管中CO2水合物生成堵塞實(shí)驗(yàn)，分別研究了壓力、流速、溫度和壓差等因素對(duì)CO2水合物生成過(guò)程的影響以及壓力和流速等因素對(duì)CO2水合物漿液流動(dòng)時(shí)間的影響，并得到以下結(jié)論。

（1）當(dāng)溫度降低到水合物生成溫度時(shí)，系統(tǒng)溫度突然升高，壓力突然減小，液體流速下降，壓差增大。當(dāng)流速降為0時(shí)，管道發(fā)生堵塞現(xiàn)象。CO2水合物最開(kāi)始在管壁上方生成，在管內(nèi)流體的剪切力和管壁切應(yīng)力的共同作用下，水合物最終會(huì)發(fā)生脫落并在管道內(nèi)流動(dòng)。

（2）在相同的溫度、流速和持液量下，當(dāng)壓力分別為2.7 MPa、3.0 MPa和3.3 MPa時(shí)，過(guò)冷度分別為3.6 °C、3.2 °C和2.6 °C，水合物漿液流動(dòng)時(shí)間分別為451 s、336 s和303 s, 呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢(shì)。壓力是CO2水合物生成及堵塞的重要原因，壓力越大，水合物生成所需要的過(guò)冷度越低，水合物漿液流動(dòng)時(shí)間越短，CO2水合物堵管的趨勢(shì)越大。

（3）在相同的初始?jí)毫?、溫度和持液量下，?dāng)流速分別為3 L/min、5 L/min和7 L/min時(shí)，水合物漿液流動(dòng)時(shí)間分別為451 s、632 s和740 s, 呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)。初始流速越大，水合物漿液流動(dòng)時(shí)間越大，水合物堵管的趨勢(shì)越小，因此增大初始流速可以減緩CO2水合物生成的速率，降低CO2水合物的堵管趨勢(shì)。