非离子表面活性剂对天然气水合物形成过程的影响

天然气水合物是一种新型的燃料，影响它形成因素主要有压力、温度、气水接触面积以及添加荆等。利用新建立天然气水合物储气实验台，实验研究了新型非离子表面活性剂——烷基多糖苷(APG)对天然气水合物形成过程的影响，主要研究不同质量浓度的APG水溶液对天然气水合物形成速度、含气率φNG、诱导时间以及水合数的影响。实验结果表明非离子表面活性剂APG能提高水合物生长速度以及含气率，并缩短水合物形成的诱导时间。     

冰点以下甲烷水合物分解实验对天然气储运的影响

天然气水合物储运技术涉及水合物的生产、运输和再气化等过程,其中水合物的生产过程、运输过程是要解决的关键问题。实验采用6种不同粒径的冰颗粒形成甲烷水合物,并且在不同的温度条件下开展甲烷水合物分解实验。通过分析认为,冰颗粒对甲烷水合物形成过程有一定的影响,冰颗粒粒径越小越容易形成水合物,形成时间也较短;而在分解过程中,大粒径的冰颗粒形成的甲烷水合物在2种温度条件下均表现出较强的自保护效应,能长时间保持亚稳定状态而不发生分解反应。根据实验中出现的这些特性,提出对天然气水合物储运技术的设想,在水合物形成过程中选取一个最佳的粒径冰颗粒合成水合物,并且在-4℃的温度条件下进行储运。      

有机聚合物类添加剂抑制天然气水合物形成的研究

利用模拟深水井筒实验设备开展了有机聚合物类钻井液添加剂用于抑制天然气水合物形成的室内实验.通过实验获得SD-102和XY-28添加剂在不同浓度下的作用结果,结果表明,在深水钻井过程中加入一定浓度的XY-28在延迟天然气水合物的形成方面效果微弱,而SD-102在抑制天然气水合物形成方面没有任何效果.     

H型天然气水合物形成实验

大分子烃在小分子烃类气体（如甲烷、乙烷）的帮助下可形成H型天然气水合物。为此，分别进行了该型天然气水合物形成条件和形成过程实验研究。前者表明，在甲烷水合物实验体系中加入甲基环己烷，则形成的天然气水合物结构会由Ⅰ型转变为H型，水合物的形成压力降低1.0 MPa以上。后者表明，甲基环己烷可提高甲烷水合物反应体系中水合物的形成速度，但减少了水合物的生长时间和甲烷气体耗量；含甲基环己烷体系水合物的耗气量随压力的增大而增大，但随着甲基环己烷含量的增大则水合物的形成速度和耗气量逐渐减少。     

多孔介质对天然气水合物形成的影响

天然气水合物大量存在于海洋底部的淤泥多孔介质中，但多孔介质对天然气水合物形成过程的影响规律究竟如何，从理论和实验上进行了探讨。相平衡模型表明，多孔介质的表面张力作用使多孔介质毛细管中的气体-水合物-水达到三相平衡；对多孔介质和自由液面的相平衡影响因素分析表明，在相同浓度条件下，多孔介质中天然气水合物形成相平衡的温度更低，压力更高；对多孔介质和自由液面天然气水合物的实验分析表明，多孔介质对水合物的形成过程（天然气溶解阶段，水合物诱导阶段，水合物成长阶段）的影响程度不同，多孔介质缩短了水合物形成的诱导时间，在成长阶段较之自由液面生长的速率要快。     

天然气水合物微钻实验台设计

为了更好地掌握天然气水合物钻井过程中温度、压力以及循环液对水合物分解抑制及诱发分解机理 ,设计了人工合成天然气水合物微钻实验台。该设备为科研人员在实验室内进行天然气水合物形成条件、模拟自然环境下的天然气水合物钻采以及钻井工艺实验研究提供了良好的实验基础。介绍了设备的主要组成、材料选择及各部件的主要工作机理、设备可适用的实验内容等。该设备将合成装置与微型钻台有机地结合在一起 ,对模拟实际钻井条件 ,进行天然气水合物的勘探和开发研究具有重要的实际意义和科学意义。     

多孔介质中天然气水合物形成实验研究

通过实验认识到多孔介质中天然气水合物形成极不均匀、明显的分层这一特征，研究了多孔介质对水合物形成相平衡的影响，揭示了多孔介质缩短水合物形成过程的本质：①多孔介质界面现象突出，不可能形成均匀稳定的天然气水合物；②多孔介质对天然气水合物的形成相平衡条件影响是粒径越小，影响越大，并可能出现严重的偏离现象；③缩短了天然气水合物形成的诱导时间和成长时间，即孔隙粒径越小，缩短的时间越多。     

纤维素类降滤失剂抑制天然气水合物形成的实验研究

利用模拟深水井筒实验设备开展了一系列在钻井液中添加降滤失剂LV-CMC用于抑制天然气水合物形成的室内实验，通过实验获得了该添加剂在不同浓度、不同初始压力情况下的作用结果。结果表明，在深水钻井过程中加入一定浓度的LV-CMC，可以延迟天然气水合物的形成，证明LV-CMC具有抑制天然气水合物形成的作用，并且其浓度越大，抑制效果越明显。     

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文章利用新建立的实验台研究了十二烷基硫酸钠（SDS）和烷基多糖苷（APG）对天然气水合物形成过程的影响。表面活性剂可促进天然气在水中的溶解，从而提高水合物的形成速度。根据表面活性剂对天然气水合物形成耗气量的影响，实验表明十二烷基硫酸钠和烷基多糖苷在水合物形成体系中的临界胶束浓度分别为300 ppm和500 ppm。在临界胶束浓度表面活性剂溶液体系中，实验结果表明微量的表面活性剂减少了水合物形成诱导时间，提高了水合物形成速度和水合物形成的耗气量，并使水合物在静止系统中快速生长。混合表面活性剂可进一步提高水合物的形成速度，但不利于提高水合物形成的耗气量。     

升深2-1区块天然气水合物生成实验与预测模型

在天然气开采及储运过程中,对水合物有效防治的难点在于对其形成临界条件的准确预测。对现有的预测模型进行比较与修正,重点考虑了天然气水合物生成时水合物相与气相及富水相的平衡,建立了更加合理的天然气水合物预测模型,对其形成的临界条件进行预测。结果表明,对于一定组分的天然气,在给定压力下,就有一个对应的水合物形成温度的临界点,且天然气温度越低、压力越高,相对密度越大,越易形成水合物,计算结果与实验值最大误差为0.385%,说明该模型具有较高精度,从而为现场水合物防治工艺提供重要的理论依据。     

气体水合物相平衡测定方法研究

天然气水合物是一种类似冰的笼形晶体水合物。水合物形成热力学性质的研究是水合物形成抑制、能源利用、储存天然气、CO2处理、海水淡化等的基础。文章介绍一套新的可视铧高压流体测试系统,讨论了气体水合物相平衡测定的几种方法,分析了图形法和观察法的优缺点。利用可视化高压流体测试系统运用图形法和观察法对甲烷体系的水合物相平衡进行了实验比较研究。     

冰点以下不同粒径冰颗粒形成甲烷水合物的实验

冰点以下甲烷水合物形成动力学研究一直是天然气水合物实验室研究的重点。为此,采用6种不同粒径的冰颗粒开展了甲烷水合物的形成实验研究,研究冰点以下甲烷水合物形成过程中,诱导初始压力、补充压力、诱导生成反应时间的变化、冰颗粒的粒径等因素对甲烷水合物形成的影响。实验结果表明：在相同的实验条件下,初始诱导压力越大越容易形成甲烷水合物;冰颗粒粒径对甲烷水合物形成有较大影响,粒径较小的冰颗粒越容易形成甲烷水合物,形成反应的时间也较快。     

天然气水合物的结构性质及应用

系统介绍天然气水合物的结构、性质及主要应用。结构方面着重介绍天然气水合物的晶体结构特性和客体分子对晶体结构的影响 ;性质方面主要给出一些天然气主要组分在水相中的溶解度、水合物生成过程的焓变、熵变及热容变化的数据 ,并讨论了水合物晶体的热传导性能 ;应用方面重点讨论了天然气水合物作为一种潜在能源的价值及天然气水合物技术的主要应用领域。     

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天然气水合物是一种具有巨大潜能的新型非常规能源资源,其对常规油气藏可起到很好的封盖作用。以国内外天然气水合物的研究成果和进展为基础,通过讨论天然气水合物的形成机制、演化特征以及 分布规律,系统分析了天然气水合物可以得天独厚地封盖油气藏的机理,探讨了其对油气藏尤其是气藏聚集和保存的控制和,提出了天然气水合物聚集和保存油气的多类地质模式,如垂向遮挡和侧向遮挡、披覆遮挡和接解遮挡以及同生遮挡和后生遮挡竺     

Acoustic velocity and electrical resistance of hydrate bearing sediments

Characterization of natural gas hydrate bearing formations is important in the exploration and development of gas hydrate resources in subsea sediments. Solid hydrates can fill the voids of the matrix formed by sand grains and change their cementation condition, which may have a great impact on the electrical resistance and sound velocity of the sand matrix. In this study, experiments have been conducted to measure the ultrasonic velocity and electrical resistance in a large sandpack simulating the conditions of hydrate formation in subsea sediments. The effects of hydrate on the resistivity and ultrasonic velocity of hydrate bearing sand matrix have been revealed and modeled. The data can be used in well logging to determine hydrate saturation and other properties of hydrate bearing formations.     

天然气水合物生成的影响因素及敏感性分析

天然气水合物是由某些气体或它们的混合物与水在一定温度、压力条件下生成的一种冰状笼型化合物。进行水合物生成条件的敏感性研究对预防天然气水合物的生成有着重要意义。分析了温度、压力两个主导因素的影响,提出了临界温度的概念;验证了盐类对水合物生成的抑制作用;剖析了天然气各组分对水合物生成的敏感程度。得出:水合物生成温度随着压力的增加而升高,但是存在一个临界温度,当环境温度达到该值时,压力对水合物生成的影响很小;甲烷虽然是生成水合物的主要组分,但当其含量趋近100%时,却不易形成水合物;乙烷不是敏感组分;丙烷对水合物生成的影响较乙烷大;异丁烷这类重烃组分,由于其分子大小和Ⅱ型结构中的大洞穴尺寸相匹配,所以对Ⅱ型结构的稳定能力远大于其它分子,当其含量较小时,就易生成Ⅱ型结构水合物;CO2和HS这类酸性气体,易溶水从而能促进水合物的生成。     

南海北部二氧化碳对天然气水合物形成与分布的影响

南海北部天然气富含CO₂等非烃气体,非烃气体对于水合物既有建设性,也有破坏性。含CO₂的天然气向上运移渗漏到浅层,条件适当时,CO₂可作为碳源,被还原成CH₄,在浅层形成水合物成藏。选取南海北部的几组不同CO₂、N₂含量的气体组分进行的实验表明,含CO₂的天然气形成水合物的温度比纯甲烷水合物要高,致使水合物的赋存深度增加,从而拓展了水合物稳定带的厚度。高含CO₂的天然气藏发生强渗漏并运移至上覆甲烷水合物层时,CO₂可能会置换甲烷水合物中的甲烷,使原有的水合物矿藏遭受破坏或甲烷饱和度下降。      

Prediction of transient pressure change during natural gas hydrate formation

Abstract

The increasing demand for fossil fuels and diminishing natural energy reserves have necessitated the exploration of gas hydrates. Gas hydrates find importance in oil and gas industries where the formation and dissociation of gas hydrate become important. Thus, the proper understanding of formation, decomposition and properties of gas hydrates is a required. In this work, a macroscopic kinetic model is analyzed and modified to predict the pressure change with time during the hydrate formation based on the chemical affinity of compounds. With the help of experimental data, the degree of parity of the modified and unmodified models are explained. The dependency of the chemical affinity of the gas hydrate reformers is explained based on the kinetic model validation with the experimental results. The modified model predict the transient pressure during gas hydrate formation with an average absolute error of 3.6%.     

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在油气工业中，水合物的危害性很大，会堵塞管线，损坏设备.在较冷的地区，水合物甚至能在油藏中形成，给这些资源的开采带来很大的问题。讨论了天然气中常见的7个纯组分水合物 形成条件的相关实验数据，并钭这些数据关联，得到用于计算这些物质水合物形成条件的经验方程。研究表明烃类组分水合物 的形成与烃的摩尔质量相关，同时也表明水合物形成条件与正常沸点紧密相关。这一结果对烃类和非烃类组分都是正确的。最后与经典热力学相结合，将这些关联式用于预测水合物的生成焓。I型水合物的焓约为60kJ/mol，Ⅱ型水合物的焓约为130kJ/mol。但有一例外，氮气形成的水合物虽为Ⅱ型水合物，但其生成焓更接近于I型水合物。     

天然气水合物资源利用和环境危害与保护

简要介绍了天然气水合物结构及其性能;天然气水合物对油气工业的危害及解决措施,地层天然气水合物资源利用的广阔前景;并分析和展望了气体水合物的环境危害及利用不合物技术治疗环境问题有关前景。