悬浮气泡表面天然气水合物的生长动力学

采用水中悬浮气泡法测定了温度为275.2K~282.3K、压力为3.56MPa~6.47MPa范围内天然气微小气泡表面水合物膜生长动力学数据。选用摩尔吉布斯自由能的变化作为天然气水合物生成驱动力,研究水合物生长特性。实验结果表明:在水合反应系统压力越高、温度越低的情况下,天然气水合物的生成驱动力数值的绝对值越大,诱导时间和生长时间越短;水合物膜粗糙程度随着驱动力的增大和反应时间的进行逐渐变得光滑;吉布斯自由能差能够较好描述所测的水合物生长速率。     

冰点以下天然气水合物的生成动力学研究

通过实验研究了冰点以下天然气水合物的生成反应中压力、温度及冰粒大小等的影响,并研究了过冷和过压在水合物生成中的作用。研究结果表明,压力越高,温度越低,冰粒越小越有利于水合物的生成,并且过冷及过压程度和过压时间均促进水合物的生成。文中还得出衡量反应进行程度的天然气水合物含气率随反应进行时间的关系曲线。     

冰点以下天然气水合物的生成动力学研究

通过实验研究了冰点以下天然气水合物的生成反应中压力、温度及冰粒大小等的影响,并研究了过冷和过压在水合物生成中的作用.研究结果表明,压力越高,温度越低,冰粒越小越有利于水合物的生成,并且过冷及过压程度和过压时间均促进水合物的生成.文中还得出衡量反应进行程度的天然气水合物含气率随反应进行时间的关系曲线.     

冰点以下天然气水合物的生成动力学研究

通过实验研究了冰点以下天然气水合物的生成反应中压力,温度及冰粒大小等的影响,并研究了过冷和过压在水合物生成中的作用,研究结果表明,压力越高,温度越低,冰粒越小越有利于水合物的生成,并且过冷及过压程度和过压时间均促进水合物的生成,文中还得出衡量反应进行程度的天然气水合物含气率随反应时间时间的关系曲线。     

二氧化碳水合物生成驱动力的研究

选用摩尔吉布斯自由能的变化作为水合物生成的通用驱动力,推导CO2水合物的水合反应驱动力表达式。通过雾流强化水合反应系统装置,针对CO2水合物的生成驱动力进行实验研究,揭示CO2水合物生成过程动力学特性。结果表明,水合反应系统压力越高、温度越低,CO2水合物的生成驱动力数值的绝对值越大,越有利于CO2水合物的生成;在275.15K,随着压力的增加,驱动力增强,但不呈线性,而是从快到慢渐趋于平缓,驱动力数值的绝对值为0.1820kJ/mol~1.1903kJ/mol;CO2水合物的生成量随着实验条件生成驱动力的增加而增大。     

酸性天然气生成水合物条件实验测定与应用

针对酸性天然气藏开发易生成水合物,堵塞井筒及生产管线的问题,运用定温搜索压力法,对中国西部地区2个高含CO₂的天然气藏气样进行水合物生成条件实验测定。研究表明:天然气中高CO₂含量提高了地层水中HCO^-₃的离子含量,从而增加了地层水的矿化度;与纯CH₄气体相比,相同温度条件下,CO₂的存在显著降低了天然气水合物生成所需的地层压力。对于目标天然气流体,在低矿化度地层水中,生成水合物条件与在纯水中没有明显差别;在较高矿化度(16 970.7 mg/L)地层水中生成天然气水合物压力显著高于纯水体系。进一步基于Clausius-Clapeyron方程计算所合成水合物的分解焓为62 kJ/mol,生成的天然气水合物为Ⅰ型结构。最后结合实验数据和生产动态数据,对目标气藏开发过程水合物生成特征进行分析,预测井筒内是否生成水合物以及出现水合物的井筒位置,该研究为现场生产预防水合物生成具有借鉴意义。     

孔板气泡法缩短天然气水合物形成诱导期

为缩短天然气水合物形成诱导期，基于气液两相流原理和天然气水合物形成条件，提出从高压反应釜底部进气，利用孔板鼓泡来增大气液接触面积，增强气体对液体的扰动，从而缩短天然气水合物形成诱导期的动态方法。据此，建立带有机玻璃视窗的高压反应釜实验系统，在浓度为280 ppm十二烷基硫酸钠（SDS）促进剂水溶液中进行天然气水合物生成动态实验（反应釜底部进气）和静态实验（反应釜顶部进气）。结果表明，使用此法，一定压力（P=4.15 MPa）和温度（T=274.05 K）下，相比于静态实验（P=4.30 MPa，T=273.95 K），天然气水合物形成诱导期可缩短约2/3，尽管其它条件相同时，理论上后者的温度和压力更有利于天然气水合物的形成；此外，实验结果还表明，一定反应条件下，天然气水合物形成诱导期受通气状况的影响，实验中，通过控制气流速率，一方面可控制气泡直径（气泡直径越小，气液接触面积越大）；另一方面可延长通气时间（增加了气体对液体的持续扰动）。这二者都有助于缩短天然气水合物形成诱导期。     

石英介质中甲烷水合物生成特性的实验研究

在恒容条件下,实验研究了甲烷水合物在不同粒径的石英介质体系中的生成特性。在不同初始压力(9MPa、12MPa和15MPa)、不同水浴温度(3℃、5℃、7℃和9℃)以及不同粒径(2μm、5μm和229μm)的条件下,研究了以上各因素对水合物生成规律的影响。实验表明,在粒径为2μm石英介质中,水合物的生成速度较快;在生成初期,水合物生成时体系温度迅速上升,温度的升高受到水合物平衡生成温度的限制;随着水合物生成量的增大,生成过程开始受到传质过程的控制;水的转化率随着水浴温度的降低与初始生成压力的增大而增大,但增大的幅度并不显著。粒径229μm的石英砂中,水合物的生成速度与最终水的转化率均明显低于粒径为2μm与5μm时,水合物的生成受到传质过程控制。     

海洋气水同产井井筒中天然气水合物非平衡生成风险预测

受海水低温环境的影响,气水同产井井筒中天然气水合物(以下简称水合物)非平衡生成问题突出,增加了井筒堵塞等安全事故发生的风险。为此,基于前人建立的甲烷水合物相平衡模型、水合物生成与分解动力学模型,建立了含水天然气采出过程中井筒温度和压力分布模型、海洋气水同产井水合物非平衡生成与分解理论模型;然后基于有限差分法进行数值模拟计算,形成了一套适用于海洋气水同产井生产过程中水合物非平衡生成风险预测方法(以下简称水合物生成风险预测方法);在此基础上,采用某陆上产气井LN-X的数据对该预测方法的可靠性进行了验证,进而研究了不同参数影响下海洋气水同产井井筒中水合物的非平衡生成与分解规律。研究结果表明:①随着日产气量增大或含水率升高,井筒中生成水合物的区域范围减小,同时水合物物质的量也减小,井筒越不易被堵塞,对海洋气水同产井的安全生产越有利;②井口油压越大,井筒中生成水合物的区域范围越大,同时水合物物质的量也越大,越容易堵塞井筒,对海洋气水同产井的安全生产越不利;③不同海面温度下水合物生成区域的范围一致,并且水合物分解区域的范围也一致,水合物物质的量仅在井口位置附近有差异,海面温度越高,水合物物质的量越低。结论认为,所形成的水合物生成风险预测方法可靠,可以为海上气藏的安全生产管理提供理论指导。     

准噶尔盆地气井天然气水合物生成实验研究与分析

针对准噶尔盆地气井高压易形成水合物冰堵的情况,应用实际矿场的气样进行水合物生成室内实验研究与分析。实验分析结果表明,气样中甲烷含量与氮气含量之和可作为判断天然气生成水合物难易程度的标准;气样中杂质对水合物生成有一定促进作用,实验搅拌速度越快水合物生成时间越短,反映到气井中则是杂质颗粒越多越容易生成水合物,气井产量越大且开关井频繁越容易生成水合物。研究结果可为指导气井水合物预测与预防提供依据。     

天然气水合物生成的影响因素及敏感性分析

天然气水合物是由某些气体或它们的混合物与水在一定温度、压力条件下生成的一种冰状笼型化合物。进行水合物生成条件的敏感性研究对预防天然气水合物的生成有着重要意义。分析了温度、压力两个主导因素的影响,提出了临界温度的概念;验证了盐类对水合物生成的抑制作用;剖析了天然气各组分对水合物生成的敏感程度。得出:水合物生成温度随着压力的增加而升高,但是存在一个临界温度,当环境温度达到该值时,压力对水合物生成的影响很小;甲烷虽然是生成水合物的主要组分,但当其含量趋近100%时,却不易形成水合物;乙烷不是敏感组分;丙烷对水合物生成的影响较乙烷大;异丁烷这类重烃组分,由于其分子大小和Ⅱ型结构中的大洞穴尺寸相匹配,所以对Ⅱ型结构的稳定能力远大于其它分子,当其含量较小时,就易生成Ⅱ型结构水合物;CO2和HS这类酸性气体,易溶水从而能促进水合物的生成。     

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界定了天然气水合物的概念与基本特征，分析了国内外最新研究动态和深海调查成果。认为迄今为止全球天然气水合物含甲烷资源的定量评估可以分为1980年以前的“推测性”阶段。1980年至1995年的“底限值”阶段，和1995年以来的“确定性”阶段。目前，中国天然气水合物调查研究面临的最大难题是深海原位天然气水合物实物样品的保真采集，而技术瓶颈系深海天然气水合物保压保温取心钻具的研制和调查者对配套高技术调查船舶的拥有及航次的科学调配。     

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天然气水合物是一种具有巨大潜能的新型非常规能源资源,其对常规油气藏可起到很好的封盖作用。以国内外天然气水合物的研究成果和进展为基础,通过讨论天然气水合物的形成机制、演化特征以及 分布规律,系统分析了天然气水合物可以得天独厚地封盖油气藏的机理,探讨了其对油气藏尤其是气藏聚集和保存的控制和,提出了天然气水合物聚集和保存油气的多类地质模式,如垂向遮挡和侧向遮挡、披覆遮挡和接解遮挡以及同生遮挡和后生遮挡竺     

天然气水合物分布及青藏高原有利勘探区

天然气水合物是由天然气与水分子在高压、低温条件下形成的固态结晶物质,全球资源约为2×1016m3,分布于海域和陆上冻土区;冻土区发现于加拿大马更些三角洲、美国阿拉斯加北坡、俄罗斯西伯利亚以及中国青藏高原等地。羌塘盆地是中国陆上天然气水合物发育的最有利地区,结合天然气水合物形成的冻土条件以及生烃条件,推测北羌塘坳陷西部(东经88°30′以西)和南羌塘坳陷东部(土门地区)是天然气水合物形成的有利地区,并针对目前存在问题,提出了勘探建议。     

天然气水合物综合识别标志探讨

天然气水合物是天然气和水在特定条件下形成的一种透明的冰状结晶体。天然气水合物的发现为寻找清洁高效的新型能源,以取代日益枯竭的传统能源提供了一个广阔的领域和新的思维方式。我国天然气水合物具有广阔的勘探领域和良好的勘探前景。本文对天然气水合物的研究现状进行了综述。在总结前人关于天然气水合物研究的基础上,归纳了天然气水合物的地震、测井、沉积岩石、地球化学、地形地貌等识别标志。企望对加快天然气水合物勘探进度提供一些有益的线索。     

高含硫天然气水合物生长特性实验研究

目的解决高含硫气田开发过程中在井筒和管道中形成的天然气水合物造成冰堵的问题。 方法在恒温、恒容条件下,采用耐高压哈氏合金釜研究了高含硫天然气水合物宏观生长速率及气田水矿物离子对其的影响情况,同时,采用直接观察法从俯视角度研究了压力、气田水矿物离子及溶液形态对气液界面高含硫天然气水合物生长过程形貌特征、生长特性及延展规律的影响。 结果气田水中矿物离子的存在可降低水合物的生长速率,同时改变水合物形貌。在气液界面,水合物从成核点以二维拓展模式向四周生长。升高压力对水合物形貌影响较小,但会提高水合物的生长速率。 结论分析认为,矿物离子主要是通过离子化作用来降低水的活性,从而影响水合物的生长过程。研究结果对水合物安全防治和高含硫气田的顺利开发具有理论指导意义。      

气井油管中水合物的形成及预测

天然气水合物是天然气与水在一定的温度和压力下形成的一种冰状笼形化合物。在气井测试与生产系统中,一旦压力、温度条件满足,天然气混合物中的某些气体组分便与水形成水合物,堵塞油管或井口集输管线。研究分析了气井油管中水合物形成的规律,提出了预测水合物形成趋势和可能位置的方法及预防措施。     

天然气水合物岩心带压转移装置研制与现场试验

天然气水合物对温度压力条件的变化很敏感，温度或压力的扰动会导致烃类气体逸出，固体水合物趋于崩解。因此，在钻探获取天然气水合物岩心后，为将岩心在带压情况下转移和保存，必须配备一套与保温保压取心工具配套的岩心转移装置。在研发保温保压筒与转移仓之间压力平衡和岩心转移技术后，设计了一套采用液压缸拉动与压差推动岩心管相结合的岩心带压转移装置。室内和现场试验证明，带压转移装置控制灵活、耐压能力强、密封性好，能够实现天然气水合物岩心从水合物赋存区向实验室的带压转移，可为国内天然气水合物的自主勘探取样提供技术支撑。      

无井约束反演在神狐海域水合物预测中的应用

天然气水合物是天然气与水在高压低温条件下形成的类似冰状的结晶物质,其分布广、资源量巨大、能量密度高,极具开发前景。以神狐海域为例,介绍了在无井约束的情况下,如何应用地震反演方法。通过分析阻抗值的差异及分布特征,预测神狐海域水合物的展布。整体预测效果较好。总结了预测流程及预测的成功经验,为海域水合物矿产的预测及勘探和开采提供了借鉴。     

天然气水合物的结构性质及应用

系统介绍天然气水合物的结构、性质及主要应用。结构方面着重介绍天然气水合物的晶体结构特性和客体分子对晶体结构的影响 ;性质方面主要给出一些天然气主要组分在水相中的溶解度、水合物生成过程的焓变、熵变及热容变化的数据 ,并讨论了水合物晶体的热传导性能 ;应用方面重点讨论了天然气水合物作为一种潜在能源的价值及天然气水合物技术的主要应用领域。