外部剪切对天然气水合物生成影响的实验研究

未来对于天然气的运输、调峰以及储存等领域,天然气水合物都会起到重要的作用,天然气水合物应用技术的关键在于天然气水合物的快速及大量生成。因此,对天然气水合物生成过程做进一步研究很有必要。目前,人们主要研究了温差、压力扰动、降温速度等因素对水合物生成过程的影响作用,但基于剪切作用对水合物生成的研究还不够深入。因此,实验研究了在含动力学抑制(PVPK90)的条件下,有无剪切作用对CH4水合物生成量的影响。结果表明:剪切作用会增加天然气与水分子的碰撞几率,促进水合物晶核的生成和成长,但同时会阻碍水合物晶核微粒的聚结作用。一定体积的溶液下,形成的水合物晶核微粒数量受到限制。在剪切作用被消除后,内壁上会聚结并附着大量水合物晶核,并为新的水合物晶核形成提供空间。因此,使甲烷水合物晶核的形成过程与聚结过程在两个连通的容器中同时进行,则水合物的形成过程不会被阻止。更换水合物晶核聚结的容器,则工业上能够大量生成用于储存运输天然气的水合物。     

电解质及醇类对天然气水合物相平衡影响机理分析

天然气水合物作为潜力巨大的清洁资源,同时对天然气运输管道会产生堵塞,影响运输。开展天然气水合物相平衡的研究,对天然气水合物的开发及天然气的运输有重要的意义。总结了电解质及醇类对水分子间氢键形成和天然气水合物相平衡的影响相关研究成果,在天然气水合物生成机理的基础上,运用氢键理论分析电解质及醇类对天然气水合物相平衡的影响。此外,推测电场与磁场及微波对水合物的形成也有产生一定的影响。     

天然气水合物勘探和开采方法研究进展

天然气水合物是水和天然气在低温和高压条件作用下形成的一种固态可燃物质,其优点为清洁无污染、燃烧热值高、使用便捷。分析了我国天然气水合物的研究现状,叙述了天然气水合物勘探和开采方法研究进展,并在此基础上,提出了天然气水合物开采对环境的影响。天然气水合物的勘探和开采发是一项复杂而艰巨的工作,建立清洁安全的天然气水合物勘探、开采工艺是最具前景的开发方式。     

气井不同生产参数对集气工艺的影响分析

集气工艺中进站温度必须比天然气水合物的生产温度高3℃,否则会生产天然气水合物,导致事故发生,所以天然气水合物的生成温度对于集气工艺的影响非常关键。利用Hysys软件研究天然气井口不同生产参数发生变化时,天然气水合物生成温度的变化规律,从而得到集气工艺的变化规律。通过研究发现,天然气产量、水产量和节流后温度发生变化时,集气工艺需要进行相关的调整,否则会生产天然气水合物,导致管道发生事故;井口产油量和井口压力发生变化时,对于集气工艺基本没有影响,不需要进行调整。     

输气管道天然气水合物生成条件及防治措施分析

近年来,天然气工业发展步伐日益加快,输气管道中产生的水合物引起的管道堵塞问题引起了越来越多人的关注,其对企业以及人民的生活也造成了较大的影响。天然气中的一些成分和水共同组成了天然水合物。若输气管道产生天然气水合物,将会对输气管道的分输能力组成极大的影响。因此主要从天然气水合物的生产条件、判断方式以及防治手段展开探讨。     

天然气水合物降压联合井壁加热开采的数值模拟

降压法开采天然气水合物会受到储层传热的明显影响。降压联合井壁加热开采天然气水合物是将降压和热激两种方法综合使用,由此建立了天然气水合物降压联合井壁加热开采的数学模型,通过数值模拟手段对实验室尺度下的降压联合井壁加热法开采天然气水合物进行了模拟研究。模型得到了实验数据的较好验证。进一步的模拟结果表明:井壁加热能够给区域内提供热量并有效提高温度,有助于改善天然气水合物的产气,降压联合井壁加热开采方式下的产气优于纯降压开采情形。但同时由于传热方向和导热等限制,井壁加热的作用范围和对产气率的提高有限。不同井壁加热温度下的产气率变化较小,对产气率的影响几乎可以忽略。此外,联合开采方式下边界传热对天然气水合物的产气影响较大,可能影响此方法在低地热梯度环境下实际储藏的开采使用。     

SDS溶液与树脂复配体系下天然气水合物生成分析

使用3种不同极性的大孔吸附树脂与不同质量浓度SDS溶液复配的体系进行天然气水合物生成实验,探究极性作用与毛细作用对天然气水合物生成的影响。结果表明:树脂极性吸附能力能够导致体系压强的变化,极性越强,压降曲线的斜率也就越大,水合物生成速率也就越快。影响水分子迁移方向的主要因素是毛细作用与树脂极性,溶液表面张力越大,体系内产生的毛细作用也就越强,对水分子的驱动也就越强;极性越强,水分子与天然气气体分子越容易在树脂周围聚集,也就越容易生成水合物。天然气水合物在反应釜壁面处产生的毛细作用大于溶液内部颗粒之间的毛细作用和树脂极性作用之和,水分子的迁移主要发生在反应釜壁面处。同时树脂的极性与颗粒间的毛细力共同作用会产生棒状水合物,极性作用越强棒状水合物的生成量也就越多。     

基于FLUENT的天然气水合物温度场数值模拟

分析了天然气水合物注蒸汽开采机理,建立了注蒸汽开采天然气水合物数学物理模型,通过数值模拟,对注汽温度、作用时间两个参数进行研究,获得天然气水合物的温度场变化情况。模拟结果表明:当作用时间和注汽温度两个参数同时增加时,他们是相互促进的关系。作用时间增长有利于热量渗入天然气水合物孔隙和天然气水合物表面;注汽温度增大促进了温度场的扩展。故同时增大作用时间和温度对开采天然气水合物是有利的。     

天然气水合物的形成机理及防治措施

天然气水合物是在天然气开采加工和运输过程中,在一定温度和压力下,天然气与液态水形成的冰雪状结晶体。在天然气开采加工和运输过程中,会堵塞井筒管线阀门和设备,从而影响天然气的开采、集输和设备的正常运转。本文通过分析天然气水合物的形成条件,得出了几条具有实际意义的水合物防治措施,对天然气的安全生产具有一定的现实意义。     

天然气水合物的有效能量及CO_2排放强度分析

与天然气、石油、煤等常规化石能源以富集态赋存、以赋存态开采不同,天然气水合物大都以固态分散赋存于地层的孔隙中,对其中所含天然气的开采要求水合物的原位分解。天然气水合物原位分解需要能量输入,既包括水合物的分解焓,也包括水合物和多孔地层(介质)升温所需的热量。由于天然气水合物的赋存条件差异很大,开采时水合物和多孔地层升温所需的热量不同,一些条件下天然气水合物的可利用能量(有效能量)会远低于常规天然气,单位有效能量所产生的总CO2排放量甚至会高于石油和煤。为了量化认识这个现象,本文进行了天然气水合物开采能耗的热力学计算,分析了水合物赋存状况与产出天然气的有效(净)能量的关系,计算和讨论了不同赋存条件下天然气水合物在热能利用过程中的二氧化碳排放强度,并与常规化石能源进行了对比。