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。     

多孔介质水合物天然气开采分析模拟

由于在冻土层和海洋环境中存在着大量的天然气水合物，因此天然气水合物将成为未来的替代能源。但是，至今尚未对各种开采方法中来自水合物的天然气开采潜力进行充分调查研究。本项研究介绍了一个简单的分析模型，该模型通过减压方法从多孔介质中分解水合物，从而模拟天然气开采。我们认为分解带的热传递、水合物分解内动力学和气水两相流动是涉及多孔介质中水合物分解的三种主要机理。本项研究对涉及物理性质实际变化范围的三种机理的相对重要性进行了比较。实例研究表明，气水两相流动的影响比热传递和水合物分解内动力学的影响小得多。考虑到速度控制作用，开发出的分析模型可以预测在多孔介质中天然气水合物分解的动态特征。模型已用于进行敏感性研究，已便调查在水合物储层进行商业性天然气开采的可行性。研究结果表明，从天然气水合物储层中能够采出大量天然气，水合物叠加在含气带上方。在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的永久冻土区中已发现了这种天然气水合物储层。     

多孔介质中冰成天然气水合物形成实验研究

为了探讨多孔介质中天然气水合物原位形成规律性,进行了将冰粉和石英砂混合并形成天然气水合物的实验研究。实验结果表明,在这种情况下能形成稳定均匀的水合物;冰成天然气水合物的过程是气固反应过程,过程包括吸附、催化、络合、结晶过程。     

多孔介质中气体水合物相平衡研究进展

自然条件下天然气气体水合物的平衡条件对估算气体水合物储量,确定海底天然气水合物的稳定区域,得到气体水合物生成、分解速率非常重要。针对整块气体水合物相平衡条件的实验测定和预测模型无法准确确定自然条件下气体水合物的平衡条件,目前一些学者对多孔介质中气体水合物的平衡条件进行了实验测定工作,并先后建立了多个理论预测模型。文中详述了多孔介质中气体水合物相平衡条件的实验测定和理论预测模型,讨论了实验测定和理论预测模型尚待完善和改进的地方,提出了未来多孔介质中气体水合物相平衡条件研究的主要方向。     

多孔介质中天然气水合物分解热力学模型研究

天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏物化条件优越等特点,是21世纪继常规石油和天然气能源之后最具开发潜力的替代能源.多孔介质中天然气水合物的分解热力学是目前研究的热点和难点问题.本文采用VPT状态方程计算流动相的逸度,采用改进Vander Waalsand Platteeuw模型计算水合物相态.同时,考虑毛细管力对相态逸度的影响,引入修正项改进了模型,并运用改进模型对CH4和CO2水合物相平衡分解条件进行预测,其预测结果和实验结果比较符合.     

鼠李糖脂与多孔介质对天然气水合物生成影响

天然气水合物在甲烷储运方面具有巨大的发展潜力。研究了生物型表面活性剂鼠李糖脂与多孔的铜和二氧化硅粒子介质在275.15 K和6 MPa的条件下对水合物生成的影响。结果表明,随着鼠李糖脂溶液浓度的增大,储气密度呈现逐渐下降的趋势,100 mg/L的鼠李糖脂溶液效果最佳,储气密度可达104.3 V_g/V_w,但具有较长的诱导时间,多孔介质的加入显著降低了水合物生成过程的诱导时间,二氧化硅颗粒中观察不到诱导期的存在,储气密度增加至106.2 V_g/V_w,而铜颗粒却降低了水合物的储气密度。因此,合理选择鼠李糖脂溶液的浓度和多孔介质的种类可提高水合物的生成速率和储气密度。     

多孔介质中甲烷水合物形成与分解实验研究

基于实际海洋水合物资源的赋存状态及温度、压力条件,在人工多孔介质中物理模拟海底水合物稳定带的水合物藏进行了水合物的形成与分解的实验研究。分析甲烷水合物在多孔介质中的形成与降压开采过程,揭示了其温度、压力和产气速率的变化规律。采用逐步降压的方法测定了多孔介质中水合物在特定温度下最小分解推动力,比较了不同降压模式下的累计产气量。结果表明,水合物形成过程中通过不断注水保持系统压力,甲烷可完全生成水合物,最终水合物藏中仅有水和水合物两相;实验条件下水合物的分解主要受压差影响,压差越大,分解速率越大,累计产气量越高;在一定温度下水合物的分解需有一个最小推动力。比较不同降压模式发现,累计产气量只与压差有关,而与降压模式无关。     

储气罐中天然气水合物生成的温度特性研究

为了研究储气罐中天然气水合物生成的温度变化特征,利用自制的天然气水合物三维模拟装置从甲烷气体和水溶液中成功生成了甲烷水合物,通过温度-压力变化对甲烷水合物在多孔介质中的整个生成过程进行了研究。实验结果表明,注气从垂直中心井注入,导致中心区域温度升高,并向四周蔓延,水合物从中心井往外聚集。由于多孔介质的毛细管作用,甲烷水合物在多孔介质中产生爬壁效应,外侧水合物生成较多,在多孔介质中呈不均匀分布。     

多孔介质+THF+TBAB体系低浓度煤层气水合物合成正交实验

利用水合物法提纯低浓度煤层气具有非常广泛的应用前景。根据正交实验原理设计实验,研究了多孔介质、THF、TBAB对低浓度煤层气水合物合成的相平衡条件、诱导时间和储气量的影响。结果表明,THF+TBAB复配溶液有效改善了水合物合成的相平衡条件,其中THF的促进作用更显著;本实验体系可以有效降低水合物生成的诱导时间,但诱导时间表现出一定的随机性;多孔介质的存在提高了水合物储气量,最高达到38.3L/L。     

天然气组分对水合物形成温度的影响研究

天然气的水合物形成温度不仅和压力有关,而且不同组分的天然气在等压下形成水合物的温度也不同,因此有必要对天然气中各主要组分与水合物形成温度之间的关系进行研究,有效地确定水合物抑制剂的用量,有利于水合物的防治工作。文章研究了乙烷、丙烷、丁烷和戊烷与天然气水合物形成温度的关系,得到了丙烷和丁烷对水合物的影响最大,而乙烷和戊烷对水合物的影响较小的结论,从而为根据天然气不同的气质组分进行水合物的防治提供了科学的依据。     

定容过程气体水合物相平衡计算研究

近日,中国石油与北京航空航天大学合作研究的＂超音速涡流管分离新工艺先导性技术研究＂项目完成了实验室涡流管空气脱水实验,项目研究达到预期效果。该项目是2011年中国石油天然气股份有限公司科研计划项目,为＂中石油低碳关键技术研究＂项目部分内容。     

榆林气田南区天然气水合物防治技术探讨

天然气开采环境为低温、高压,这就导致在输气过程中极易产生游离水从而生成天然气水合物最终影响气田生产。通过研究天然气水合物的特征及形成条件,结合榆林气田南区生产实际特从理论指导、工艺调整、现场操作等方面提出天然气水合物的预防措施,为采气管线安全平稳运行提供保障。     

A new empirical correlation for prediction of gas hydrate dissociation equilibrium

Abstract

To prevent the plug of hydrate it is important to study the relationship between temperature and pressure at which hydrate form and dissociate. An empirical correlation was developed to predict the equilibrium condition to form the gas hydrate with and without presence of inhibitors. Overall 600 data points of equilibrium, to form gas hydrate have used to obtain the empirical correlation. The overall average absolute deviations are found to have good agreement with the experimental data. The present study may be helpful for further understanding the correlation of gas hydrate formation equilibrium condition.     

几类新型添加剂对气体水合物生成促进的研究

以往研究的几类添加剂对水合物生成促进效果不理想。通过具体实验,以二氧化碳气体为介质,在可视化高压搅拌反应釜中研究了几类新型添加剂对气体水合物生成特性的影响,并同纯水和SDBS进行了比较。最终确定自行合成的离子液体[HMIPS]OTs为最优良的添加剂并确定500mg/kg左右为最佳的反应浓度范围。根据成本、能耗、生成特性和机械可靠性确定了最优的生成温度和过压度范围分别为4℃～5℃和1.5MPa左右。本次实验的研究结果对实现气体水合物应用技术的开发、利用和水合物面向工业化生产具有重要价值。     

天然气水合物相平衡影响因素研究

天然气水合物(NGH)是21世纪继常规石油和天然气能源之后最具开发潜力的清洁能源,NGH相平衡条件是NGH形成及稳定存在的必要条件,同时对NGH的开发、运输、储存有着重要的理论价值和现实意义。总结了包括气体成分、孔隙水组成、孔隙半径、微波、表面活性剂等影响NGH相平衡因素的研究成果,探索分析了NGH相平衡关系理论模型,介绍了Dickens和Quinby的相平衡公式。研究表明天然气水合物相平衡条件是各种因素综合作用的结果。     

天然气水合物形成预测方法及应用

在天然气开采及运输过程中,气体组成、温度、压力和含水量成为水合物形成的主要原因,所以,天然气水合物的形成预测方法和防治成为天然气科学界十分关注的问题。本文对常用的天然气水合物的形成预测方法进行介绍和对比,并应用于油田实际的水合物生成预测。     

天然气水合物深水深孔钻探取心系统研制

海底天然气水合物在低温（0～10 ℃）、高压（大于10 MPa）、有充分的烃类连续补给并在水参与的条件下形成。对其常规取心和提取到地面的过程中,伴随温度压力的改变,很容易从固态变为气态,造成天然气散失而影响储层评价的可靠性。为此优选超高真空绝热方式设计金属保温筒和压力补偿方式实现保温保压功能,进而研制成功了天然气水合物深水深孔钻探取心系统：在取心实施过程中,利用取心专用钻杆将绳索取心内筒组合送入海底进行取心作业,取心结束后,从井口放入绳索提起取心内筒总成,带动活塞上行,产生负压使球阀关闭,实现保温保压取心;当需要进行全面钻进时,从井口投入全面钻进钻头塞堵塞流道,实现取心钻头快速钻进;连续取心时,用绳索提出钻头塞组合,然后投入取心内筒总成,实现取心作业。在胜利油田浅海区域成功地进行了该取心系统工作性能试验和现场模拟试验,结果证明：该系统能够实现保温保压取心的目的。