天然气水合物形成条件与生长过程研究

测量并计算了合成天然气水合物的形成条件,结果表明,温度越高,水合物相平衡压力越高,而且压力的增加率越大．在水合物相平衡测量基础上利用水合物形成实验装置,在定压条件下对表面活性剂体系水合物的形成过程和水合物的储气质量进行了实验研究,实验结果表明,活性剂对水合物的形成具有显著的促进作用,提高了水合物的储气密度．在3．86MPa、274．05K条件下,天然气水合物的储气量达159．     

碳酸钙和SDS协同体系对甲烷水合物生成影响的特性研究

天然气水合物的储量决定其潜在的商业开发价值。结合海底沉积物成分及海底环境，在2 ℃和6.08 MPa的条件下研究碳酸钙作为多孔介质与十二烷基硫酸钠（SDS）的协同体系对甲烷水合物生成情况的影响，并对其进行机理分析。结果表明，二者协同体系的储气效果和储气速率均优于纯SDS溶液。碳酸钙的粒径变化会改变水合物的生成量和储气效果，其中1 mm碳酸钙的储气效果最优。协同体系极大地缩短了水合物的诱导期，加快了水合物成核速率。协同体系的促进效果体现在SDS的促进效果和碳酸钙表面特性和粒径改变的促进效果及吸附特性，打破了SDS的胶束作用和水合物的“固封”效应，增大了水合物在异相非均质环境中的生成速率，进而促进水合物的生成。因此，多孔介质与表面活性剂的协同体系可以明显地改善水合物生成速率和储气效果，为水合物快速生成技术提供了理论依据和研究方向。     

甲烷水合物在冰粉石英砂混合物中的生成过程

在自行搭建的实验台上利用恒压预冷法研究了不同压力（5．3MPa、6．8MPa、7．9MPa）、恒定温度（273K）下甲烷水合物在冰粉（154～300μm）与石英砂（154～3μm）混合物中的生成过程。结果表明：甲烷水合物在此混合物中聚集生长；压力对反应中期冰粉的转化速度有影响，其随压力的升高而呈指数级加快，但压力对最终的冰粉转化率影响不大。与甲烷水合物在冰粉中的生成过程进行比较发现：石英砂的存在提高了冰粉转化速率和最终冰粉转化率（约80％）；基于冰粉中水合物生成的敛核模型或原位偏离模型，不能很好地解释本实验条件下的实验现象。     

不同组成添加剂对甲烷水合物生成的影响

在1L的半连续搅拌槽式反应器中,研究了添加剂十二烷基硫酸钠、草酸钾和草酸钾与十二烷基硫酸钠复合对甲烷水合物生成过程的影响.结果表明:十二烷基硫酸钠的作用优于草酸钾、草酸钾与十二烷基硫酸钠的复合.甲烷水合物储气量达到159.1 Vg.V-H1,其生成速率达到0.43 Vg.V-H1.min-1,优于文献报道结果.     

甲烷水合物制备及样品分析

在1 L搅拌槽式反应器中设计、研究了恒压降温、低温升压2种甲烷水合方案来制备水合物.实验得出如下结论:①较大初始过冷度有助于甲烷气体的溶解、水合物晶体成核和生长;②低温升压水合过程储气量、水合速率分别为146.3 Vg·V-1H、0.321 Vg·V-1H·min-1,高于恒压降温过程,为较优的操作方法.另外,对比人工样品和海底天然样品的形态特征,发现水合物形态与水合过程有关.同时,实验室模拟了海洋水合物生成过程.结果表明,水合物生长具有方向性,可为水合过程分析及水合反应器设计提供参考.     

表面活性剂在瓦斯水合物生成过程中动力学作用

促进水合物快速生成是利用水合物技术预防煤与瓦斯突出和进行煤层气储存运输的关键，表面活性剂作为水合物生成的促进剂，对其动力学促进作用进行研究十分必要．利用水合物实验设备，研究了4种表面活性剂（T40，T80，SDS，SDBS）溶液体系中瓦斯水合物的生成过程，结合建立的水合物诱导时间和生成速度模型对实验数据进行了计算和分析．结果表明：表面活性剂的加入降低了溶液的表面张力，促进了烷烃类气体溶解，加快了晶核形成过程，缩短了水合物生成的诱导时间，提高了生成速度，加快了水合物形成的动力学进程．     

天然气水合物的形成影响因素与浆体输送研究

天然气深水集输管道内极易生成水合物,研究其形成影响因素对管道的安全运行具有重要意义。采用PVTsim建立了数值模型,并基于5种实验数据对模型进行了可靠性分析。利用该模型,模拟在不同工况下天然气形成水合物的边界条件,基于实验和OLGA模拟数据得到了水合物体积分数与介质摩尔分数的定量关系。研究表明,相比压力,水合物的形成受温度的影响更大。在天然气中,加入乙烷、丙烷、二氧化碳、硫化氢,均会使水合物形成范围扩大,而加入氮气,会使水合物形成范围缩小。随着水中盐度的增大,水合物生成范围缩小。外界温度、压力对水合物生成量的影响较小,几乎可忽略不计。基于水合物浆输送技术的研究成果,得到了保障HCFC⁃141b型和THF型水合物浆流动安全的临界甲烷摩尔分数。     

甲烷水合物降压分解控制机理实验研究

自然界中甲烷水合物储存条件复杂,直接岩芯取样进行研究存在困难。通过搭建水合物合成与分解实验系统,对多孔介质中甲烷水合物的合成与分解特性进行了实验研究,测定了甲烷水合物的相平衡曲线,通过对甲烷水合物进行降压分解实验研究,结果表明在渗透率较大的多孔介质中,热量传递是影响水合物分解的主要控制因素。     

过氧化氢水合物稳定性分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法研究过氧化氢(Hydrogen Peroxide,HP)作为客体分子形成结构Ⅰ型(SI)水合物稳定性。系统分析了不同数目的HP填充到SI笼子中形成水合物晶体稳定机理。模拟表明,无辅助气体下,HP不能形成稳定的SI水合物。添加甲烷辅助气体对水合物形成具有稳定作用,随辅助气体的增加水合物笼状结构破坏缓慢。在添加1个HP到SI大胞腔中,其它胞腔填充辅助气体情况下,能形成稳定SI水合物。研究表明HP作为促进水合物分解的化学试剂与醇类具有相似性质,仅在低浓度下可以形成稳定水合物,为HP溶液促进甲烷水合物分解实验研究提供参考。     

金属纳米颗粒对甲烷水合物分解过程的影响

天然气水合物形成的冰堵是造成管道堵塞的重要原因，金属纳米颗粒的添加可以增强水合物分解过程的传热传质，加速水合物分解。为分析金属纳米颗粒对甲烷水合物分解过程的影响，采用分子动力学方法模拟了纯水体系和金属纳米颗粒体系中甲烷水合物的分解。结果表明，甲烷水合物的分解是逐层进行的，分解速度随温度升高而升高；金属纳米颗粒体系下，水分子和甲烷分子扩散系数均高于纯水体系，粒径为1.0 nm的体系中水分子和甲烷分子的扩散系数大于粒径为1.5 nm体系。可见金属纳米颗粒有利于促进水合物分解，而且相比于金属颗粒的种类，粒径大小对水合物结构影响更大。     

LAD⁃40对甲烷水合物生成影响研究

甲烷水合物可以作为载体储存、运输天然气,但在自然条件下生成缓慢,需要提高甲烷水合物的生成速率。为此,考察了双性表面活性剂LAD⁃40（月桂酰两性基二乙酸二钠）质量分数（10～500 μg/g）对甲烷水合物生成的影响。结果表明,在压力一定的条件下,LAD⁃40质量分数为0～500 μg/g时,甲烷水合物成核温度变化微小,LAD⁃40未改善甲烷水合物生成热力学条件;LAD⁃40增大了气液接触面积,缩短了成核诱导时间,随着LAD⁃40质量分数的增加,甲烷水合物生成速率线性增加,而气体消耗量变化不大,但与纯水条件下的气体消耗量相比提高显著。     

天然气水合物生成焓的测定(英文)

实验测定了在压力 2 0 0 0 k Pa和 670 0 k Pa条件下 ,含有甲烷、乙烷、丙烷和异丁烷等典型组成的天然气其水合物的生成焓。实验所用水合物是在微分扫描量热仪里直接生成 ,且在指定的压力下进行恒压温度扫描 ,同时测定水合物中的水气比和生成焓。其误差小于 1 .5 %。实验结果表明 ,在不同的实验压力条件下 ,水合物的生成焓与水气比变化较小     

甲醇与CO2/CH4混合气开采天然气水合物研究

针对CO2置换法开采CH4水合物的过程中CO2水合物在井底过早生成、高压下CO2发生液化导致渗流过程驱替阻力过大等问题,同时为了获得高压且富含CH4的产物气,选择CO2/CH4混合物作注入气,在岩芯驱替装置上研究了“抑制剂⁃气体置换法”分解CH4水合物的过程。结果表明,当混合气中CH4体积分数为57.4%时,可在7.5 MPa下获得体积分数为72.9%的CH4产物气,并且获得的CH4产物气的量要显著大于所注入的CH4的量。另外,还评估了在地层深部低体积分数的甲醇溶液（20%）和高体积分数CH4混合气（77.9%）对天然气水合物的分解效果,结果显示,随着“抑制剂⁃气体置换法”分解天然气水合物过程的进行,地层深部的CH4水合物基本不发生分解,但CO2水合物生成过程依然十分显著。     

Preventing Coal and Gas Outburst Using Methane Hydration

According to the characteristics of the methane hydrate condensing and accumulating methane, authors put forward a new technique thought way to prevent the accident of coal and gas outburst by urging the methane in the coal seams to form hydrate. The paper analyzes the feasibility of forming the methane hydrate in the coal seam from the several sides, such as, temperature ,pressure, and gas components, and the primary trial results indicate the problems should be settled before the industrialization appliance realized.     

高黏原油和石英砂复配体系中水合物生成实验研究

在油井开采原油时,会产生伴生气,而在高压和低温环境中会生成天然气水合物,进而堵塞运输管道,因此研究油砂体系（含原油的体系）和纯石英砂体系（不含原油的体系）中水合物生成情况具有重要意义。在初始压力为4.00、6.00、8.00 MPa,石英砂粒径为20、30、60、80目,温度恒定的条件下,研究了油砂体系和纯石英砂体系中甲烷水合物的生成情况以及最终耗气量。结果表明,在初始压力相同的油砂体系中,石英砂粒径越小,水合物生成诱导期越短,水合物生成速率越大。研究石英砂粒径对水合物生成最终耗气量的影响发现,随着石英砂粒径的减小,耗气量先增加后减少,当石英砂粒径为60目时,耗气量达到最大,其值为0.19 mol。同时,对油砂体系和纯石英砂体系中水合物生成情况进行了对比。结果表明,由于两种体系中都存在SDS（十二烷基硫酸钠）溶液,因此水合物生成速率相差不大;在石英砂粒径相同的条件下,油砂体系中最终耗气量小于纯石英砂体系中的最终耗气量,这说明原油对水合物生成具有抑制作用。在油砂体系中,压力越大,越有利于水合物的生成。     

油基体系下天然气水合物浆液流动实验研究

在多相流管输体系下,水合物浆液在流动过程中会遇到崎岖不平的地形地貌,此时采用倾斜管道显得尤为重要。因此,研究了天然气水合物浆液在倾斜管内的流动特性对堵塞管路的影响。在低温高压可视水合物实验环路上,开展了油基体系下油＋天然气的水合物堵管实验,探究了初始压力、初始流量等因素对天然气水合物浆液流动和堵管时间的影响。同时,利用实时在线颗粒测试仪,对水合物生成、流动及堵管过程中水合物颗粒的微观变化进行了分析。结果表明,随着初始压力增大,天然气水合物的诱导时间、生成时间和浆液流动时间均缩短,天然气水合物堵管趋势增大;随着初始流量增大,天然气水合物的诱导时间、生成时间和浆液流动时间均延长,天然气水合物堵管趋势减小。对水合物生成至堵管的过程以及堵塞机理进行了分析。对油基体系下天然气水合物堵塞管路的研究结果表明,在油基体系下可以通过减小初始压力、增大初始流量来有效地减小天然气水合物堵塞管路的概率。研究结果可为维持和保证天然气水合物在管道中的安全流动提供理论参考及依据。