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Ansys による水和物のモデリング
公開日：2019年12月
水和物は、低温および高圧条件下において、メタン、エタンなどのゲスト分子の周りで水分子が結晶化するときに形成されます。水和物が形成される温度と圧力の軌跡は、水和物エンベロープ (HE) と呼ばれます。水和物は、石油およびガス産業において、貯水器内のメタンクラスレートとして、または深い井戸から炭化水素を輸送する間の壊滅的な流路保全の問題として発生します。本資料では、水和物に関連する課題、および設計課題を深く理解するためにエンジニアリングシミュレーションがいかに使用されるかを考察します。
目次
- 概要
- 流路保全における水和物
- リスク回避戦略
- リスク管理
- ガスリッチフロー
- オイルリッチフロー
- 貯水器からの水和物の回収
- 結論
- 参考文献
流路保全における水和物
深海の貯水器から炭化水素を輸送する際に生じる高圧および低温により、水和物形成のリスクが増加します。特に、シャットインおよび起動の段階でパイプと海底とのあいだの熱平衡が達成されるときに、このリスクは高くなります。水和物は、パイプライン内の浸食やポンプ輸送のコストを増加させます。また、極端な場合、炭化水素の流れを完全に遮断します。さらに、深海掘削プラットホームの泥線、閉止装置、防噴装置も遮断します。水和物の管理戦略は、リスク回避、またはリスク管理に分類することができます。
リスク回避
リスク回避戦略では、水和物形成の条件を完全に回避できるようにシステムが設計されます。水和物の形成は、「流れ温度または圧力の増加」、「海中分離装置またはガス脱水装置により生成された水の除去」、「熱力学的生成阻害剤の注入」、「水和物粒子の凝集と成長を阻害する混合物の注入」のいずれかによって回避できます。
リスク管理
リスク管理のエンジニアリング戦略では、水和物が形成される場合でも機能する高信頼性のシステムが設計されます。水和物が形成されたあとの、パイプラインの詰まりおよびその他の流路保全問題のリスクは、核形成、成長、輸送、凝集および詰まりのメカニズムに依存しています。また、これらのメカニズムは、さまざまな相の相対的存在量、流体力学、およびその他の要因に依存しています。さまざまなメカニズムの案と、これらの要因が水和物の流路保全のシミュレーションにどのように取り入れられているかを説明します。
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