海洋天然气水合物的形成机理探讨

综述了国内外对天然气水合物成因机理的研究现状和天然气水合物的气体成因类型。重点探讨了海底之下天然气水合物的形成机理,提出了强渗漏和弱渗漏系统的概念和分析了基于这两种系统的水合物形成模式和特点。认为:强渗漏系统是指海洋底部由地壳构造活动产生的挤压或拉伸等变形作用,或者由于海洋沉积物的侧向挤压变形作用而出现断层,许多圈闭的烃类气体由此向上渗流并大量漏出,形成较稳定的水合物形成所需的气源,该系统形成的天然气水合物分布集中,储量密度大,具有实际开采价值;弱渗漏系统是指以甲烷为主的烃类气体由微生物和热作用生成后散布于原地的海底之下较为松散的多孔沉积物中,这些沉积物因温压变化可形成天然气水合物,但这类水合物分布分散,不能成藏,不利于开采。另外还探讨了我国南海天然气水合物成藏的可能性。     

天然气水合物形成机理与开采方式

天然气水合物是蕴藏于海洋大陆架及陆地永久冰土带的碳氢化合物,将来可能成为人类的重要能源之一。为此,阐述了天然气水合物的分布和形成机理,对比研究了天然气水合物的降压法、热采法、化学试剂法、水力压裂法等几种不同的开采方式,提出了尽快开展室外天然气水合物钻采方法研究以及我国南海和东海海区天然气水合物勘查研究工作的建议。     

含硫天然气水合物形成条件及预防措施

天然气水合物是由天然气中某些组分与水形成的,水合物形成条件与天然气组成及压力有关。天然气水合物的形成将严重影响天然气的开采和集输。本文结合川渝气田实际情况,介绍了水合物形成温度估算、危害及防止水合物形成措施。     

天然气水合物形成的地质模式

论述了天然气水合物的形成的地震模式，包括：静态系统的冷系统作用低温模式，挤压作用“海侵”模式和成岩作用模式，动态系统的渗流模式，分子扩散模工。沉降模式和岩块位移模式。     

海域天然气水合物完井液体系构建及性能评价

砾石充填防砂方式是解决水合物储层开采出砂的有效手段,但与之配套的完井液体系面临水合物二次生成和砾石充填效率不高等技术难题。结合南海常规油气藏开发完井经验,考虑水合物储层的特殊性,构建了不同水合物完井液体系,评价了体系性能。研究结果表明,常用的热力学抑制剂乙二醇和盐类需要比较高的添加量才能达到比较好的抑制效果,但较高的完井液密度无法满足现场施工要求,需要替代使用动力学抑制剂;使用自行研发的SYZ-2动力学抑制剂配制的完井液体系能够满足现场各项指标要求,取得比较好的完井效果。优选出完井液配方为：盐水+2.5%PF-HCS+2.0%PF-CA101HT+6.5%NaCl+1.0%SYZ-2。     

油田天然气水合物的形成及预防

根据中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司长庆气田地面建设特点,介绍了该气田预防天然气水合物生成的方法及甲醇回收再生工艺技术。指出采用膜分离脱水、动力学抑制剂和混合型抑制剂法是预防天然气水合物的发展方向。     

天然气水合物堵塞预测技术研究

在输送未经矿场分离的天然气的过程中,由于压力和温度等外界环境因素的改变,常常生成大量的水合物,造成管线冻堵,严重影响天然气的正常生产。本文从统计热力学理论出发,结合Vander Waals-Platteeuw理想固体溶液假设,给出了水合物生成条件预测数学模型和计算方法。通过检验：该模型在预测酸性气体水合物生成温度时的平均相对误差为0.33％;对非酸性气体的偏差仅为0.113％,算例表明模型计算方法简单,使用十分方便,具有较高的精度,能够满足工程需求。     

天然气水合物形成的地质模式

论述了天然气水合物的形成的地质模式,包括:静态系统的冷却作用低温模式、挤压作用“海侵”模式和成岩作用模式;动态系统的渗流模式、分子扩散模式、水下泥火山作用模式、沉降模式和岩块位移模式。     

天然气水合物抑制剂YHHI-1的合成及评价

深水钻井液在低温、高压条件下受到天然气侵容易生成天然气水合物,导致钻井液性能恶化、水合物堵塞管线等问题,常用的方法是添加水合物抑制剂,传统热力学抑制剂盐醇加量达20%以上,存在成本高、污染重的缺点,有必要开展新型动力学抑制剂研制。通过在二元共聚物中引入一种长链单体,合成了一种三元长侧链共聚物抑制剂YHHI-1。室内采用红外光谱、元素分析等对聚合物进行表征,用高压釜对聚合物抑制性能进行评价,考察了不同加量对基浆、实验浆低温老化性能及水合物生成时间的影响。结果表明,合成反应6 h黏均分子量可达约12万,红外光谱证实其结构包含预期官能团,元素分析证实单体反应程度约100%。2%YHHI-1水溶液抑制结晶时间达120.52 min。在5%的膨润土浆中加入1.0%YHHI-1可以将钻井液API滤失量降低至5 mL以内,并显著改善钻井液低温老化性能;当YHHI-1加量增至1.5%,模拟海水钻井液API滤失量降低至3 mL,低温老化后动塑比为0.5 Pa/(mPa·s),无性能突变现象。不同YHHI-1加量下,5%膨润土浆、模拟海水钻井液的水合物生成实验表明,在基浆中加入1.0%YHHI-1,无水合...     

输气管道天然气水合物段塞形成机理

针对现有的多数水合物预测模型无法描述输气管道水合物段塞形成过程这一问题,依据管道中气液分布特点,构建了描述输气管道中水合物生成状态的物理模型。以此为基础,借用传热学、多相流和相平衡理论建立了预测水合物段塞形成的数学模型。给出了定解条件,继而采用数值模拟方法对水合物段塞的形成过程进行了研究。结果表明,模型可以成功预测段塞的形成位置、形态及变化过程;气流量、绝热层的厚度和导热系数对初始状态下水合物生成区域会产生明显的影响,而且随着气流量的增加,气芯的携液能力增强,液膜厚度减小;水合物段塞形成过程中引起管线压降增大、温度降低、气芯携液能力增强、液膜厚度减小等一系列参数的变化,这些变化又可以作用于段塞使其进一步生成。     

天然气水合物热力学抑制剂作用机制及优化设计

基于2种典型天然气水合物生成预测理论模型,结合水合物热力学抑制剂评价实验数据以及水活度测试结果,分析了水合物热力学抑制剂影响天然气水合物生成条件的作用机制,建立了水合物生成温度降低值与水活度的关系式。结果表明,水合物热力学抑制剂降低水合物生成温度,或提高水合物生成压力的作用机制是降低溶液的水活度,其抑制水合物生成效果随水活度的降低线性增加。通过模拟深水钻井环境,对 典型的水合物热力学抑制剂氯化钠,以及钻井液常用的有机盐甲酸钠进行了水活度测试以及水合物抑制效果评价实验,探讨了可降低钻井液水活度的有机盐加重剂Weigh作为水合物抑制剂的可能性。结果表明,加入氯化钠或甲酸钠降低水活度至0.84,钻井液可在1 500 m水深条件下循环16 h无水合物生成 ;Weigh可大幅降低溶液水活度,水合物抑制效果优于氯化钠、甲酸钠以及由氯化钠和乙二醇组成的复合抑制剂。针对深水钻完井作业中遇到的必须使用低密度钻井液或完井液的情况,初步优化设计了低密度水合物抑制剂,可保证钻井液和完井液在低密度条件下(1.05~1.07 g/cm³)有效抑制水合物生成。     

葡北油田天然气重力混相驱注气井天然气水合物的形成及防治

葡北油田天然气重力混相驱注气井井筒内发现有水合物形成,严重影响了注气井的注气效率.基于Pipesim建模对注气井水合物形成管段及影响因素进行了分析,研究了通过提高天然气初始温度和采用水套炉加热井口天然气以预防水合物形成的技术可行性.研究结果表明,目前注气条件下,在距压缩机出口300～2000 m的输气管线及井筒深度小于...     

深水钻井液体系中气体水合物的形成研究

近年来海洋石油勘探逐步向深水区域发展,由于水深问题带来的各种复杂情况给钻、完井带来了更为严峻的挑战。目前国内深水钻井液领域的研究尚属起步阶段,实验手段缺乏。结合相关的模拟实验对海洋所使用的钻井液体系气体水合物的生成情况进行了详细地研究,得出了抑制水合物形成的方法,即通过现场调节钻井液的密度来控制井筒中的压力;改变钻井液体系的冰点,使其自身的冰点尽可能低,这样就可以有效地避免深海钻进过程中气体水合物的生成。通过室内实验及分析,对海洋深水钻井液的发展提供一些借鉴。     

天然气水合物储层吸收衰减机制及岩石物理理论研究进展

似海底反射(BSR)特征作为天然气水合物存在的重要标志，虽能指示水合物的底部位置，却难以用于水合物含量的定量解释。近年来天然气水合物勘探技术的迅速发展，使人们认识到BSR上方存在的地震振幅“空白”带与地震波吸收衰减直接相关，故可将其作为天然气水合物分布及量化的一项指标。本文首先回顾了世界不同水合物探区(加拿大Mallik冻土带、日本南海海槽、阿拉伯海Makran增生楔、墨西哥湾、中国南海神狐海域)以及人工含水合物岩样的地震波吸收衰减特征，发现对于不同的水合物样品、使用不同的资料，地震波表现出不同的衰减特征。进而总结了水合物储层可能存在的衰减机制及相关岩石物理理论，主要包括：全局流动衰减(Leclaire模型)、喷射流(改进的Leclaire模型、亚微米水合物颗粒喷射的HEG模型或微米流体喷射的HBES模型)、骨架摩擦衰减(改进的Leclaire模型)等。目前存在的主要问题在于，虽然多个地区的水合物地层呈现较明显的吸收衰减特征，但由于不同地区水合物生成条件和地质环境存在差异，水合物在沉积物中的赋存状态不同，导致吸收衰减随水合物饱和度的变化关系尚不明确。另外，目前的实际观测资料和岩石物理实验测试的频带范围有限，难以全面地体现衰减随频率变化的特征。因此，需要进一步地开展岩石物理实验研究，并充分结合实际探区资料和人工岩心的制作及实验测量结果，深入研究水合物储层微观结构对衰减机制的附加作用，明确水合物储层地震波衰减的原因，以此为基础研发水合物饱和度的定量地震解释方法。     

天然气水合物的研究与开发现状

天然气水合物俗称可燃冰,又称笼形包合物,它是在一定条件下(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH值等)由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的笼形结晶化合物.海底天然气水合物分布范围占海洋总面积的10%,是迄今为止海底最有价值、最具前景的能源,足够人类使用1000年.综合介绍了当前天然气水合物的研究与开发状况.从天然气水合物的存在环境、物理化学性质、钻探、开发、环境影响五个方面做了介绍.     

高能气体压裂增产措施中一氧化碳气体生成机制

对低渗透油藏高能气体压裂增产措施过程中一氧化碳气体生成机制进行的综合研究表明,高能气体压裂配方及高能气体压裂中产生的高温气体与伴生气或原油发生二次化学反应是产生一氧化碳及其他有毒有害气体的主要因素。在此基础上,建立了一氧化碳井筒流动及井口扩散模型,给出了中毒防治措施。此项研究为低渗透油藏增产措施中一氧化碳气体的生成机理及采取有效的防治措施提供了理论依据,对同类油藏高能气体压裂增产安全措施具有重要的指导意义。     

深盆气藏异常地层压力产生机制

运用典型深盆气成藏的活塞式原理讨论异常地层压力形式机制，认为：以气水活塞式排驱为特征的深盆气藏在其形成过程中表现为高异常压力；由于天然气的密度小于地层水密度，当天然气柱高度足够大时，深盆气藏内部将出现理论上的正常压力梯度的临界点，越过该点继续向下，深盆气藏压力梯度逐渐降低并出现低异常地层压力；从原始的生成状态到后期保存过程中的各阶段，深盆气藏的异常压力具有自变性特征。     

深部煤层游离气形成机理及资源意义

落实我国分布广泛、规模巨大的深部(埋深在2000m以上)煤岩地质体中的煤层气资源具有重要意义.文中以鄂尔多斯盆地8#煤为对象开展了系统研究,通过岩心含气量检测和等温吸附实验发现,深部煤层含气量高(平均高达20 m3/t),且大于地层条件下的理论吸附量;利用煤岩物性、压汞、吸附/脱附等实验结果分析认为,深部煤层含气量高是...     

天然气水合物预测模型研究的进展

对当前水合物生成预测模型进行了较为详尽的描述.对水合物相的描述,大致可以分为2类,一类是热力学模型,它们大多是在Vdw-Platteeum模型基础上加以改进,其中Ballard和Sloan提出的模型考虑了水合物作为固体溶液的非理想性,使得该模型能够在高压情况下有较高的精度;另一类是Chen-Guo基于水合物生成动力学而提出的模型,它相对于前一种,具有结构简单,高压情况预测精度高的优点.对于富水相的描述,根据体系的差异分为4种情况分别进行了介绍,同时提出了未来水合物相平衡理论研究的重点.