天然气水合物的储层保护技术探讨

目前,天然气水合物的开采技术主要有热激化技术、井下电磁加热技术、化学试剂技术和减压技术等四种技术。只有综合运用降压技术、热激化技术,特别是井下电磁加热技术和现代钻井新技术相结合会更有效地开采天然气水合物。文章归纳总结了天然气水合物的开采技术和开采过程中可能遇到的储层损害问题及其对策。同时,根据天然气水合物的物理力学性质、分布和成藏环境以及钻井特点,认为天然气水合物可能存在的储层损害问题有温度敏感、应力敏感、井漏井喷、井壁坍塌、井眼缩径及蠕变等,并分析了各种储层损害的原理,可能造成的危害及其解决措施。     

水合物法天然气管道输送的实验研究

随着海洋油气开发向深海进军,海底油气混输管线受困于天然气水合物堵塞问题。天然气水合物浆液管道输送技术是保障深水油气田开发的新工艺,而研究天然气水合物浆液的流动特性则是实现上述管输新技术大规模工业应用的重要基础。为此,自行设计了一套模拟海底油气管道天然气水合物生成及其浆体流动的实验装置,分析了模拟海底管道工况下天然气水合物的生成特点,推断出海底管道中天然气水合物生成大致经历乳状物→粒状物→团状物→云状物4个过程;测定了不同工况下天然气水合物生成的诱导时间和生成时间,发现随着反应压力增大,天然气水合物的诱导、生成时间逐渐缩短;比较了温度对天然气水合物生成的影响,发现随着温度升高,天然气水合物的诱导、生成时间均变长;研究了不同工况下的耗气量;初步探讨了海底管道中流动体系下天然气水合物的生成机理。该成果为海底管道以水合物法输送天然气提供了技术依据。     

蜡晶析出对天然气水合物生成动力学特性的影响

深海含蜡油气混输管道在低温、高压的输送环境下,容易引发蜡晶与天然气水合物(以下简称水合物)共存的现象并相互影响,加重管道堵塞。为了探明蜡晶析出对水合物生成动力学特性的影响情况,采用正庚烷(n-C_7)与正二十八烷(n-C_(28))混合液模拟含蜡输送体系,应用高压可视化反应釜观察水合物生成动力学实验,结合水合物生成过程中的可视化图像,研究不同蜡含量对水合物成核时间、耗气量和耗气速率的影响规律。实验结果表明:(1)在274.15 K、3.5 MPa的实验条件下,蜡晶析出加快了水合物的成核和生长过程,在蜡晶浓度(ω)为3.3%的体系中,水合物诱导时间最快缩短了56.9%;(2)同一温度、压力条件下,蜡晶析出增大了气体消耗量,并且蜡晶析出量越多累计耗气量就越大,在ω为3.3%的体系中,最大气体耗气率增加了2.15倍;(3)同一温度、压力条件下,含蜡体系中水合物的生长速率远远高于不含蜡体系。结论认为,蜡的存在会加速水合物的生成,增加水合物的沉积量,加大管道堵塞风险;为了确保深水油气混输管道的输送安全,应及时清理管道内析出的蜡晶。     

停输状态下相变材料夹层管道保温性能分析

在低温高压的深海环境下,油气管道内油液温度的降低极易引起管道内蜡结晶及生成水合物,造成管道堵塞,故流动保障是确保深海油气管道安全运行的重要前提。鉴于此,以相变材料夹层管道为研究对象,提出了几种相变材料夹层管道结构设计方案,通过理论分析与数值仿真相结合的方法,研究了停输状态下深水相变材料夹层管道的传热特性,分析了相变材料与聚丙烯保温性能的差异,对比了保温层中相变材料不同占比和不同布局等对保温性能的影响,优化了保温材料的配置和布局方案。分析结果表明:石蜡相变材料夹层管道的有效保温时间可达非相变材料保温管的1.4倍;夹层管中相变材料占比越大,保温效果越好;相变材料位置越靠近管道内部,保温效果越好。研究结果为相变材料夹层管道的实际应用奠定了技术基础。     

不同饱和度天然气水合物加热分解界面变化规律

针对热激法开采过程中水合物分解界面变化影响水合物安全高效开采的问题,运用实验分析、理论研究和数值模拟相结合的方法,自制水合物加热分解界面测量实验装置,进行不同初始饱和度水合物加热开采过程中分解界面变化的实验研究,并通过数值模拟进一步分析温度对水合物分解界面的影响。研究表明：水合物分解界面移动距离与初始饱和度之间近似呈线性负相关关系,与其作用时间的算术平方根近似呈线性正相关关系;水合物分解界面的移动速率先快后慢,速率下降幅度为80%;初始饱和度是影响水合物藏开采效率的重要参数之一;适当升高加热温度有利于加快开采过程中水合物分解界面移动速率。合理控制水合物开采过程中分解界面的移动距离和移动速率对水合物藏安全高效开采有实践性指导意义。     

天然气水合物储层微波加热能量补充装置设计

针对天然气水合物降压开采后期储层温度下降、产气速率下降、开采效率逐渐降低的问题,设计了储层微波加热能量补充装置,该装置能够对储层进行能量补充,提供水合物分解所需的温度和热量。通过建立储层微波能量补充仿真模型,研究了不同微波天线的结构参数对储层内平均电场强度的影响,优化了微波天线的结构参数;并针对优化后的结构参数,分析了不同微波参数下微波加热10 h后储层的升温效果。模拟结果表明：微波天线的最优结构参数为槽口形状为椭圆形槽口,槽口周期长度为187 mm,长轴为50 mm,短轴为11 mm,槽口角度为19°;微波频率为1.5 GHz、微波输入功率为3 kW时,微波加热10 h后水合物储层半径1 m范围内的平均温度为10.43℃,升高约5℃。所设计的微波加热能量补充装置能为水合物的分解提供驱动力。研究结果可使微波加热技术应用在水合物开采中,为天然气水合物的高效开发提供了一种新的方案。     

水合物一次分解压力对记忆效应的影响

在工程领域,水合物开采及天然气运输过程中普遍存在管道堵塞等问题。为有效地解决天然气输送过程中的堵塞现象,并为油气的高效储存与运输提供重要的理论依据和参考,采用两种不同粒径的多孔介质石英砂混合,在初始压力8 MPa、温度16 ℃条件下进行水合物一次生成实验,一次生成结束后,在不同分解压力下采用恒压升温法对水合物进行分解,分解反应进行150 min 后,稳定至与一次生成相同的初始条件下进行二次生成实验。通过水合物生成过程中反应釜内温度压力变化曲线等,分析不同一次分解压力对水合物二次生成过程及特征指标的影响。实验结果显示,相比一次生成过程,水合物二次生成过程存在明显且稳定的记忆效应。由此得出结论,一次分解压力对水合物二次形成的影响具有临界压力,分解压力为此临界压力时,水合物二次生成速率相对较小且饱和度低,此时记忆效应最弱。这一研究结果可望对自然环境下水合物开采过程中二次生成对管道堵塞的解决、油气的高效储存与运输提供重要支撑。      

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文章针对某高温高压含蜡凝析气井在开采过程中是否存在石蜡沉积展开实验评价研究，利用自行开发的固溶物沉积实验激光测试系统，测试了脱气油在不同压力下的析蜡温度和溶蜡温度。结果表明，脱气油的析蜡温度和溶蜡温度随压力降低基本呈直线下降，析蜡温度比溶蜡温度低10～20 ℃，升温溶蜡曲线滞后于降温析蜡曲线，说明蜡一旦析出，更难溶化。该井压力在0.10～60 MPa，脱气油的析蜡温度在38～49 ℃，溶蜡温度在52～63 ℃，因此在地层中不会出现石蜡沉积，同时，只要井口温度不低于38℃，井筒中也不会出现石蜡沉积。一旦有蜡析出，采用热清蜡技术的加热或热油温度必须高于70～80 ℃。在常压下，粘温曲线法和密度温度曲线法测试的析蜡点与激光法接近。实验还发现，脱气油石蜡结晶在一定温度范围内具有触变性，表观粘度呈现出无规律的变化，这是因为结晶石蜡所形成的网状结构较弱，持续剪切使结晶石蜡网状结构容易被破坏。     

主动加热技术在深水油气管线流动保障中的应用

海洋深水环境的恶劣性,使得深水油气开发面临很大挑战和风险。油气管线主动加热系统由闭合管道回路和平台上部热介质系统组成,可有效控制深水油气开发中石蜡沉积和水合物的生成。该技术在南海深水油气开发中已显现广阔的应用前景。本文探讨了主动加热系统工艺设计中的几个重要问题,提出了相关建议。     

含蜡及表面活性剂环戊烷水合物浆液生成及黏度特性

随着油气资源开采不断向深水领域发展,在深水管道多相混输过程中,低温高压的输送环境极易导致水合物和蜡等固相沉积堵塞管道的问题产生,尤其当蜡和水合物同时存在时,集输管道将面临更高的堵管风险。为此,使用流变仪研究了含蜡和表面活性剂（Span 80）的油水体系中环戊烷水合物的生成规律及水合物浆液流变性,明确了含蜡量（质量分数,下同）、Span 80浓度（质量分数,下同）等因素对蜡-水合物共存体系临界时间及浆液剪切稀释性的影响规律。结果表明,Span 80浓度为1.0%时,含蜡量由0.00%增大至1.00%,水合物生成临界时间由25.8 min延长至49.8 min,增幅约93%。在Span 80浓度为1.5%、2.0%及3.0%时,水合物生成临界时间同样随含蜡量增大而延长,增幅分别为113%、93%及241%。对中低含蜡量体系（≤0.75%）,水合物生成临界时间随Span 80浓度的增大而缩短;对高含蜡量体系（≥1.00%）,水合物生成临界时间则随着Span 80浓度的增大呈现波动变化。此外,随着水合物的生成,含蜡与不含蜡体系水合物浆液的黏度均先快速增大再逐渐减小并趋于稳定,含蜡体系水合物浆液...     

石油企业知识型员工流失的原因分析与思考

对石油企业知识型员工流失的现状进行了描述,并分析了流失的原因;阐述了稳定知识型员工队伍的基本思路;从提高待遇、增进感情、发展事业、制度创新四个方面提出了相应的对策。对石油企业的人力资源管理理念的创新进行思考。     

Evaluation of the coking resistance of catalysts of steam conversion of hydrocarbons

Translated from Khimiya i Tekhnologiya Topliv i Masel, No. 10, pp. 9–10, October, 1991.