水溶气的形成与聚集

水溶气是一种重要的非常规天然气,世界范围内就资源量而言仅次于天然气水合物,研究水溶气对解决能源短缺问题具有重要的意义．为研究地下水中天然气的体积分数和控制因素,探讨水溶气成藏的地质条件,根据实验和对国内外水溶气研究资料的分析,总结了水溶气的成分特征,论述了温度、压力和矿化度等因素对水溶气形成的影响,指出水溶气的分布与富集成藏主要受气源、水溶气所处地的地层压力、圈闭等地质条件制约和影响．首次提出在地下水中^13CH4比^12CH4优先溶解、滞后解析的观点．     

水溶气—四川盆地新的天然气资源

水溶气是一种非常规天然气,国内尚未开展研究。本文首次提出了水溶气藏的分类,并阐述了影响天然气在地层水中溶解度的因素,水溶气藏的地质和开发特点。最后对四川某些地区的水溶气资源进行了估算,初步提出了勘探有利地区。     

渭南市区水溶气勘探开发现状及问题

水溶气已成为解决我国天然气资源短缺的一个重要途径。借鉴前人对水溶气存在机理、成藏条件、开发特点的分析,根据现有钻井、录井、测试和录井资料,渭南市区水溶气中甲烷含量已超过70%,已超过水溶可燃天然气工业标准,水溶气资源量可观,开发前景广阔。由于中国非常规天然气开发总体上尚处于研究、试采、规模开发初期阶段,水溶气勘探开发更是处于先导实验期,渭南市区水溶气的勘探开发还面临技术研发力量不足、评价标准空白、无扶持政策等诸多挑战。为加快渭南市区水溶气勘探开发进程,着重分析了渭南市区水溶气勘探开发现状,并针对相关问题提出合理化建议。     

天然气相态的转变及对成藏的作用

通过天然气各种相态存在的地质条件分析，深入研究了天然气各种相态相互转换的地质条件及其对成藏的作用。过饱和及欠饱和是水溶相和油溶相天然气向游离相天然气相互转变的条件，浓度梯度和过饱和气源的不断补给是游离相天然气和扩散相天然气相互转变的条件。水溶相、油溶相和扩散相天然气向游离相天然气的转变有利于天然气的聚集成藏。游离相天然气向水溶相、扩散相和油溶相天然气的转变不利于天然气的聚集成藏。     

非烃气体置换CH4水合物的实验研究

在自行设计的反应装置中,以石英砂和质量分数3.5%的NaCl溶液模拟海底环境,选取南海北部高含N2和高含CO2天然气藏两组气样组成,分别在温度277.15K、初始压强6.37 MPa和温度275.15K、初始压强4.30MPa条件下进行了混合气置换CH4水合物实验,模拟高含非烃组成天然气渗漏对CH4水合物矿藏的影响。结果表明,CO2量变化最大,在置换CH4水合物过程中起主导作用,N2量变化较小。两种气样在不同实验条件下,反应时间140h时的置换效率分别达到8.64%和20.71%。基于实验结果,简单分析了多孔介质体系CO2置换甲烷水合物中CH4的机理。     

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。     

温度及压力对CO2置换CH4的影响

利用潞安和寺河煤样进行了不同温度和压力条件下CO2/CH4混合气体的等温吸附/解吸实验,根据Langmuir等温吸附模型及其扩展形式,结合分离因子和单位压降解吸率两个参数,分别分析了温度和压力对CO2置换CH4影响的效果,提出了低温、低压条件下具有更好的置换效果,认为低温低压下置换反应主要向解吸需要能量低、吸附释放能量高的方向进行,即需要能量较小的CO2吸附—CH4解吸方向.研究结果表明:同等条件下CO2吸附能力比CH4吸附能力更强;在3MPa注入压力条件下,随着温度逐渐升高CO2对CH4的分离因子依次减小,显示出温度为20℃时置换效果更佳;在30℃温度条件下,随着压力的的升高,CH4单位压降解吸率依次降低,显示出压力为2MPa时置换效果更好;CO2的吸附能高于CH4的吸附能,在低温、低压的低能量条件下CO2具有相对更好的吸附能力.     

基于快速压缩机的甲烷着火延迟期的研究

为了研究甲烷( CH4)的燃烧特性,在初始温度288 K、驱动压力0.25~0.65 MPa、初始压力0.06~0.10 MPa、当量比0.57~1.33的实验条件下,利用快速压缩机( RCM)研究了驱动压力、初始压力和当量比对CH4/O2/Ar混合气着火延迟期的影响.利用CHMKIN软件进行了上止点温度对CH4/O2/Ar混合气着火延迟期影响及与实验相同初始压力、当量比条件下的模拟计算及敏感性分析.结果表明：一定驱动压力范围内,CH4/O2/Ar混合气着火延迟期在较小范围内波动,驱动压力过高时,混合气着火延迟期略有延长,而驱动压力过低时,混合气着火延迟期明显延长;随上止点温度升高,CH4/O2/Ar混合气着火延迟期呈缩短趋势;不同当量比下,随初始压力的增加, CH4/O2/Ar混合气着火延迟期均呈缩短趋势;不同初始压力下,随当量比的增加,CH4/O2/Ar混合气着火延迟期均呈延长趋势.     

超高压天然气管网在人口密集区域安全技术研究

针对35MPa超高压输气管道在人口密集区域泄漏扩散问题,采用FLUENT软件,对不同气候条件下的埋深天然气管道泄漏情况进行了三维数值模拟,并给出了超高压天然气在不同风速条件下泄漏后H2S和CH4轴向和地表安全区域。在扩散过程中,天然气在浮力的作用下以向上扩散的形式发展,在不同的环境下风速和压力对扩散过程的影响不同,较大的风速和压力使天然气向更远的距离扩散,从而增大天然气爆炸下限和警戒浓度范围。研究结果可为泄漏现场人员和安全管理提供有效依据。     

中国天然气资源研究

在大量统计数据的基础上,对中国天然气资源从类型、富集程度、分布特征等方面进行了研究.首先,中国常规天然气储量探明史可大致分为4个阶段,储量增长上了3个台阶,集中分布于六大盆地;其次,常规天然气资源,主要分布在中部、西北部和海域,其特点为:时代分布老、丰度低、探明程度低、潜力大;第三,中国煤层气资源量,主要富集在东部、中部和西北部;第四,致密砂岩气有一般致密砂岩气和深盆气两种赋存形式,中国许多盆地具备形成深盆气的条件,也有较大的资源潜力;第五,中国海域的南海和东海,陆地的青藏高原和东北北部可能富含天然气水合物;第六,中国众多含油气盆地的地层水,蕴藏着十分丰富的水溶气资源;最后,泥页岩气、深源气、二氧化碳气和硫化氢气也是不可忽视的资源,具有较大的资源潜力.     

煤层气运移分馏机理初探

煤层气的分馏效应是指运移过程中气体组份和同位素值发生变化的现象.分馏机理的探讨对煤层气的运移聚集具有重要指导意义.本文以吸附势理论为指导,以等温吸附实验数据为依据,对甲烷碳同位素和多组分气体分馏机理进行了探讨.确定了4种分馏机理的存在:(1)解吸-扩散-运移不仅造成甲烷碳同位素分馏,而且造成多组分气体分馏.13CH4因其吸附势普遍高于12CH4而具有优先吸附、滞后解吸的特征,12CH4更容易发生运移分馏.二氧化碳与甲烷相比,具有优先吸附、滞后解吸的特征,特别是在高压下,甲烷具有强的分馏效应;(2)发生在地下水径流带的溶解作用使得13CH4被优先溶解并被运移至滞留区聚集,12CH4保留在原地;(3)浅部次生生物气的产生造成甲烷碳同位素变轻的假象;(4)高温裂解气的生成造成甲烷碳同位素变重的假象.4种分馏效应都引起浅部甲烷碳同位素变轻,深部变重,这已为众多的实例所证实.     

CH_4分子基态(~1A_1)的反应静力学构造

根据原子分子反应静力学基本原理,构造了由H(2Sg)和C(2Pg)生成CH4( X1A1)的多个可能通道,并指出根据中间物质的分子态即可判断反应通道的存在与否。     

溶剂浮选吸光光度法测定微量铂

本文拟定了以 Pt—SnCl_2—CPB 体系溶剂浮选吸光光度法测定微量铂的方案。表观摩尔吸光系数为4.5×10~(-5)Lmol~(-1)·cm~(-1),铂的回收率几乎达100%,可用于各种含铂废料中微量铂的测定。     

PAHFCVD金刚石膜表面形貌的研究

采用等离子辅助热丝化学气相沉积(PAHFCVD)装置进行了金刚石薄膜、碳化钛/金刚石复合膜、掺硼金刚石薄膜的制备。制备条件分别为:V(CH)4∶V(H2)=3∶100,载气流量5~50 cm3.s─1,钛源钛酸异丙酯(Ti[OC3H7]4),硼源硼酸三甲酯(BC3O4H9),基体温度820~860℃,基体偏压300 V,沉积气压4 kPa。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能量扩散电子谱(EDX)等分析手段对PAHFCVD金刚石膜、金刚石复合膜和掺硼金刚石膜进行了表征。结果发现,金刚石/碳化钛膜和掺硼金刚石膜主要晶面为(111)面。     

沁水盆地南部煤层气藏特征

以油气、煤田和煤层气勘探阶段积累的资料为基础,系统探讨了沁南煤层气藏的特征.通过对气藏静态特征(包括煤层空间几何形态、煤层气成分和含量、储层物性、吸附特征、储层压力及封闭条件)和动态过程(包括煤层气形成、运移和聚集)的分析,指出晚古生代的煤层在经历了印支期和燕山期两次煤化作用生成的煤层气,在喜马拉雅期遭受了严重的调整与改造后逐渐形成现今的沁南煤层气藏.直接控制该煤层气藏中煤层气富集程度的因素为顶底板与边界断层.目前的高产煤层气井基本上都位于地下水滞流区.     

Construction of high-pressure adsorption isotherm: A tool for predicting coalbed methane recovery from Jharia coalfield,India

Adsorption isotherm relates the gas storage capacity as a function of pressure at constant temperature. In this paper, adsorption isotherm of two dry borehole samples was constructed in the laboratory using the manometric method. Isotherm was measured for two gases, i.e., CH_4 and CO_2 to pressure up to 8.4 MPa.Before the construction of sorption isotherm, coal was characterized by proximate, ultimate and petrographic analysis. Coalbed gas content of these two samples was found 2.29 m~3/t and 2.75 m~3/t. SEM images were obtained for the pore size distribution of coal using pore image analysis. Prediction of coalbed methane recovery from CH_4 adsorption isotherm showed that these coalbeds are under saturated. CO_2 isotherm was constructed to estimate enhanced coalbed methane(ECBM) recovery. Volume wise CO_2/CH_4 sorption ratio was found 2.09 times to 2.75 times respectively. This paper presents the interpretation of isotherm data to find the recovery factor of methane production from Jharia coalfield.     

二元气体等温吸附-解吸中气分的变化规律

进行了CH4—CO2和CH4-N2二元混合气体的等温解吸实验，分析了二元气体在解吸过程中各组分浓度的变化规律．结果表明，在CH4-N2二元气体的解吸过程中，吸附相中CH4组分的相对浓度逐渐增加，N2组分的相对浓度逐渐减少．在CO2-CH4二元气体的解吸过程中，吸附相中CO2组分的相对浓度逐渐增加，CH4组分的相对浓度逐渐减少．实验结果还证实了CO2在与CH4的竞争吸附中占据优势，而N2在与CH4的竞争吸附中处于劣势．注入CO2比注入N2可以更有效地置换或驱替煤层甲烷，提高煤层甲烷的采收率．     

燃料可燃组分变化对BC/IGCC燃气轮机燃烧室(火用)效率的影响分析

通过对生物质气、煤气及不同比例生物质气和煤气混合气体组成可燃成分对B/IGCC(或BC/IGCC)燃气轮机燃烧室效率影响的计算,定性地分析了燃料可燃组分对燃烧室效率的影响规律。结果表明:生物质燃料气比高、中、低热值煤气在燃烧室中的效率都高;燃料组分的相对含量对效率的影响程度较大,当H2体积百分含量在某一范围内时,燃料组分中CO的相对含量对燃烧室效率的影响程度比H2的影响大,在相同体积百分含S量条件下,CO在燃烧室中的效率比CH4高,在燃气轮机初温的提高受限的条件下,将含C量相同的燃料转化为CO气体比转化为CH4更有利于提高燃烧室效率。     

开滦矿区晚古生代煤CH_4/CO_2二元气体等温吸附预测

用扩展Langmuir方程、理想吸附溶液理论和数值分析方法对开滦矿区不同变质程度煤对CO_2/CH_4二元气体的吸附量进行了预测,并用平均相对误差检验了其预测精度.结果表明:同一预测方法对开滦矿区不同变质程度煤的总吸附量预测准确度存在明显差异,理想吸附溶液理论法相对于扩展Langmuir方程法和数值分析法,其预测结果与实验值的拟合程度较好;理想吸附溶液理论对混合气体吸附预测的准确度取决于所预测的煤样煤质指标和煤样对纯气体的Langmuir等温吸附常数.在同样使用理想吸附溶液理论预测时,相对于低变质程度煤,中等变质程度煤的预测结果与实验值吻合程度更好.开滦矿区低变质程度林南仓矿11号煤预测的平均相对误差高到49.22%,所以还需对其进行混合气体的等温吸附实验,才能获得较准确的吸附特性参数.