表面活性剂对天然气水合物生成促进的研究

天然气水合物又称“可燃冰”，储气能力大，其生成与压力、温度、气水接触面积以及添加剂等因素有关。概述了天然气水合物生成的促进研究现状，介绍了不同类型的表面活性剂，包括阴离子表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠SDBS、十二烷基硫酸钠SDS）、非离子表面活性剂（烷基多糖苷APG）对天然气水合物生成的影响，主要研究了不同类型表面活性剂对天然气水合物表观水合数、储气密度以及诱导时间的影响，同时分析了表面活性剂加速天然气水合物生成的机理。结果表明：不同类型的微量表面活性剂都不同程度地促进了天然气水合物的生成，改变了水合物的形成机理；探索研究新的添加剂，有着重大意义。     

表面活性剂对天然气水合物合成影响的实验研究

为研究钻井液化学成分对天然气水合物的影响作用,利用天然气水合物人工合成实验系统进行了天然气水合物的人工合成实验.在天然气水合物的合成过程中,分别对天然气-水溶液体系中加入表面活性剂(Sodium Dodccyl Sulfate)与未加入表面活性剂时水合物的生成时间、生成温度、生成压力及表面活性剂的浓度等对生成过程的影响进行了实验.在加入表面活性剂的天然气-水溶液体系中,由于表面活性剂的存在加速了气体和水溶液体系的接触面,从而加速了水合物的生成、降低了水合物的生成压力、提高了相同条件下的生成温度,即表面活性剂的存在改变了天然气水合物的生成条件,而且增加了水合物中的含气率.因此,表面活性剂用于配置钻井液有利于保持天然气水合物井的井壁稳定.     

喷雾反应器中表面活性剂对制备天然气水合物的影响

天然气水合物作为一种高效、安全的天然气储存和运输的方式,其实用性很大程度上取决于水合物的含气率和气体水合物的生成速率。从理论上分析了在喷雾反应器中表面活性剂的作用机理:表面活性剂的主要作用在于它降低了参与水合物反应的水的表面张力和改变了水合物形态,提高了气体在水中扩散率和传质率,从而加速水合物的生成。实验证明,表面活性剂在降低水溶液表面张力的同时促进了天然气水合物的生成并提高了水合物的储气率。     

表面活性剂对水合物储运气体影响研究

对于远离天然气管线和市场的偏远地区而言,利用水合物存储和运输天然气是实现天然气运输的理想选择。表面活性剂能提高天然气水合物生成速度、增加存储能力、改善水合物稳定存在条件,进而提高水合物运输天然气的经济性。通过对已有文献的研究,阐述了表面活性剂对水合物储运的影响机理,总结了表面活性剂对水合物储运天然气的影响研究取得的进展,指出了现有研究的不足和未来研究的方向。     

天然气水合物生成溶液的表面张力研究

提出使用高性能的氟碳表面活性剂来促进天然气水合物的生成,并通过实验研究了氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂及其复配后的表面活性性能,分析了配比、浓度和温度对复配溶液表面张力的影响,提出相应的表面张力计算关联方法。最后分析研究了压力对天然气水合物溶液表面张力的影响,提出利用等张比容法(基团贡献法)计算表面张力。此研究为表面张力对天然气水合物形成的影响提供一定的研究基础。     

复配表面活性剂对气体水合物生成液表面张力的影响

为揭示表面活性剂促进气体水合物生成的机理,研究了复配表面活性剂对气体水合物生成液表面张力的影响。在273.15²83.15 K内,采用铂金板法测定了氟碳表面活性剂Intechem-01(FC-01)与十二烷基硫酸钠(SDS)复配表面活性剂溶液的表面张力,研究了表面张力与温度、复配表面活性剂含量和复配比的关系,并分别利用线性方程、衰减指数函数式和二次多项式进行拟合。研究结果表明,FC-01的最低表面张力为16.8 mN/m,SDS的最低表面张力为34 mN/m,在低温下二者显示出良好的复配效果;复配表面活性剂溶液的表面张力随FC-01含量的增加而降低,当复配比(FC-01占表面活性剂总质量的比例)为0.6283.15 K内,采用铂金板法测定了氟碳表面活性剂Intechem-01(FC-01)与十二烷基硫酸钠(SDS)复配表面活性剂溶液的表面张力,研究了表面张力与温度、复配表面活性剂含量和复配比的关系,并分别利用线性方程、衰减指数函数式和二次多项式进行拟合。研究结果表明,FC-01的最低表面张力为16.8 mN/m,SDS的最低表面张力为34 mN/m,在低温下二者显示出良好的复配效果;复配表面活性剂溶液的表面张力随FC-01含量的增加而降低,当复配比(FC-01占表面活性剂总质量的比例)为0.6⁰.7时,表面张力最低,达到最佳复配比;曲线拟合相关系数超过0.94,拟合效果良好。     

天然气水合物生成促进因素的研究进展

概述了天然气水合物生成过程中的影响因素,如添加剂(包括表面活性剂、纳米颗粒等)、气体组分及外场等,对水合物生成的影响。添加剂中的表面活性剂能促进水合物的生成,但低浓度的表面活性剂对水合物的生成热力学行为无影响;纳米颗粒通过加快水合物晶体结构的生长来促进水合物的生成。气体组分中除N2外,丙烷和H2S等其他气体对水合物的生成有明显的促进作用。外场中的磁场能提高水合率,扩展水合物的生长区域,利于水合物的生成;而有关电场、超声波及微波对水合物生成的作用,相关研究还较少,将是未来需要重点关注的领域。     

表面活性剂促进CO_2水合物生成的实验及动力学模型

采用自行设计的水合物生成实验系统,在静态条件下,在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)体系中进行了CO2水合物生成的实验。考察了表面活性剂浓度对CO2水合物生成的影响;建立了CO2水合物生成动力学模型;分析了表面活性剂对CO2水合物生成促进作用机理。实验结果表明,SDBS和SDS均能缩短CO2水合物生成的诱导时间、提高生长速率和储气密度;SDBS比SDS具有更好的CO2水合物生成促进效果,两种添加剂的最佳用量分别为0.5,0.3 g/L;建立的CO2水合物生成动力学模型能对水合物生成过程进行准确预测。     

表面活性剂对气体水合物反应液表面张力的影响

向气体水合物反应液中添加表面活性剂能够降低反应液的表面张力,有利于促进气体水合物生成,提高气体水合物生成速率。为了明确表面活性剂对气体水合物反应液表面张力的影响规律,在3℃~12℃温度范围,利用德国KRUSS公司生产的界面张力仪K11中的板法分别测定了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(P123)3种表面活性剂对反应液表面张力的降低效果,考察了浓度、温度对溶液表面张力的影响,并对影响机理进行了分析。实验结果表明:3种表面活性剂均能降低气体水合物反应液表面张力,CTAB、P123、SDBS的临界胶束浓度(CMC)分别为质量分数300×10-6、500×10-6、700×10-6;CTAB降低水合反应液表面张力效果最优,添加质量分数为300×10-6时,表面张力的平均降幅约为79.6%。     

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。     

天然气水合物抑制过程中甲醇用量的影响

采用可视化高压流体测试装置,考察了甲醇含量对陕北某气田天然气水合物生成条件的影响。实验结果表明,气体组成对其水合物的生成条件有较大的影响,大分子气体或液态烃的存在可显著降低水合物的生成压力;甲醇含量对水合物生成的温度降有较大影响,甲醇含量越高,水合物生成温度降越大;水合物生成压力的对数(lgp)与温度(t_e)呈线性关系,不同甲醇含量时水合物生成条件的lgp～t_e曲线相互平行;甲醇质量分数小于30%时,Hammerschmidt方程和Nielsen-Bucklin方程对水合物生成温度降的预测偏差较小,但甲醇质量分数大于30%时,预测偏差较大;采用Nielsen-Bucklin修正式,预测甲醇用量的偏差小于2%。     

天然气水合物分解动力学研究进展

人们对气体水合物的实质性研究始于对天然气管道运输中遇到的天然气水合物堵塞问题。由于在油气生产与运输及未来能源产业中的重大价值,近年来有关天然气水合物的性质及其生成和分解过程成了人们关注和研究的热点。目前,关于水合物的相平衡理论、热力学性质、生成预测方法及其结构的研究已经相当深入;而关于其分解过程的研究相对来说起步较晚。国内天然气水合物分解动力学的研究基本上还处于空白状态,国外也是在1987年才开始。但是从实际生产的角度考虑,天然气水合物分解动力学的研究是很有实际意义的。本文试图对近年来国外在天然气水合物分解动力学研究方面取得的进展做出分析和评价,并提出今后的发展方向。     

由麦索雅哈水合物气田的开发谈水合物的开采

对世界上水合物开采唯一成功的案例——麦索雅哈天然气水合物气田的地质情况、生产测试及其各开采阶段的参数进行了简要介绍。该案例对世界水合物的开采有以下启示：寻找与麦索雅哈气田相类似的天然气水合物储层投入开发；尽快解决安全高效开采水合物的问题；优先开发冻土带的水合物。对于我国水合物的勘探开发，建议加快勘探多年冻土带的水合物资源，并尝试进行开发和加强研发安全高效开采水合物技术。     

天然气水合物矿藏最低经济储量初探

提出了以净现值法为基础的天然气水合物矿藏开发最低经济储量的模型,并对世界一些地区的资源进行了评估。分析了影响最低经济储量的关键因素。     

一种喷雾方式制备天然气水合物的实验系统

根据目前的水合物制备技术,设计了一套以喷雾强化方式制备天然气水合物的实验系统,并对水合物的制备过程进行了实验研究。整个系统包括实验装置的硬件组成和恒温控制与数据采集软件系统。实验证明,这套系统能很好地应用于天然气水合物制备过程的特性和工艺研究。     

南海天然气水合物开发工程方案

借鉴南海深水气田开发的成功实例，依据广东省天然气水合物（Natural Gas Hydrate，NGH）开发先导试验区建设计划，结合NGH采出气与常规天然气田采出气的差异性，对用于南海NGH产业化开发的2种“半海半陆式”开发工程方案进行适用性和经济性的分析与研究。通过方案比选，推荐采用“水下生产系统+半潜式生产平台+海底管道+陆地处理终端”的开发方案。在南海NGH小规模开发工程方案研究中，提出以LNG为主的小规模生产储运总体方案，液化工艺采用混合制冷剂技术。研究成果对于南海NGH产业化开发具有一定的参考价值。