天然气水合物注热开采数学模型

根据热力学第一定律及天然气水合物分解机理，在合理假设基础上，建立了包括物质守恒方程、能量守恒方程、分解动力学方程及辅助方程的天然气水合物注热开采数学模型。对数学模型进行差分处理得到差分方程组，采用隐式求解压力、显式求解饱和度（IMPES）的方法，考虑天然气水合物分解的压力、温度平衡条件，对模型进行求解，据此编制了数值模拟器。数值模拟器很好地拟合了注热开采实验的产气速率和温度分布，验证了数学模型的有效性。数值模拟及注热开采实验分析表明，天然气水合物注热开采可分为自由气释放、水合物分解及边界效应3个阶段，水合物分解存在分解前缘，注入端一侧水合物大部分已经分解，出口端一侧水合物分解较少，饱和度较高。图5表1参11     

海底天然气渗漏区热传递对天然气水合物形成的影响

天然气水合物的沉淀/分解作用是一种放热/吸热反应，海底天然气渗漏是从高温区向低温区运移而且携带热量，这2种热量（水合物生成热和渗漏天然气热容热）会导致海底温度场的变化并影响水合物的形成。以美国墨西哥湾布什山水合物丘为例，应用渗漏天然气形成水合物的动力学模型，探讨了水合物生成热和渗漏天然气热容热对水合物稳定性的影响：在布什山，水合物天然气渗漏量为1.8 kg/（m²·a）和10%的渗漏天然气沉淀为水合物条件下，10 ka内水合物生成热和渗漏天然气热容热使海底表层的地温梯度增加了3℃/km，在1 km深处的沉积层地温梯度则降低了1.4℃/km左右,温度最大的扰动发生于400 m左右深的沉积层里(增加了0.4℃)，这样的温度场变化使水合物稳定带厚度减少了12 m，使0.06 kg/m ²的水合物分解。     

天然气水合物抑制剂

概述了抑制天然气水合物生成的方法,重点介绍了水合物生成温度降与抑制剂浓度的关系,列出了几个关系式,最后简介了水合物抑制剂的发展动态.     

天然气水合物储运天然气技术

随着世界能源需求的不断增长以及天然气资源的大力开发和利用,必然要求不断完善天然气储运技术。天然气水合物储运天然气技术具有安全可靠、成本低等优势,备受瞩目。概括了目前天然气主要的储运方式,简单介绍了天然气水合物的特性,从天然气水合物的制备、储存、运输、分解等几个方面分析了天然气水合物储运技术,比较分析了天然气水合物技术与其他天然气非管输技术的经济性。     

天然气水合物沉积层的AVA特征

本文首先分析了天然气水合物沉积的三种微观模式,根据其不同的岩石物理模型特点,研究了弹性参数随水合物饱和度的变化规律;以精确Zoepprize方程为基础,研究随饱和度变化的AVA特征;最后,利用不同的理论模型模拟了BSR现象,分析BSR产生的三种客观条件以及调谐作用对BSR的影响。研究结果表明:天然气水合物饱和度、下伏层游离气的存在与否与水合物沉积层孔隙的变化是影响BSR特征的重要因素。本文的研究结果可为天然气水合物的深度研究提供一种思路。     

高压热射流开采天然气水合物的数值模拟研究

通过对天然气水合物已有的各种开采方案分析,提出了新的天然气水合物开采方法—高压热射流技术。通过数值模拟,对不同温度、速度的高压热射流研究,获得高压热射流的温度场、压力场和速度场,从而得到天然气水合物可开采区域。模拟结果表明:温度、压力和水射流三者对开采天然气水合物均起着重要作用,其中温度变化对天然气水合物的开采区域影响最大,起主要作用。     

天然气水合物物性分析测试技术

深入研究了天然气水合物物性分析测试技术,认为沉积物中天然气水合物物性测试没有超出石油天然气储层岩石物性分析的范畴,其测试技术主要是借用和改造在其它领域成熟应用的先进测试技术.因天然气水合物的低温、高压赋存条件的特殊性,增加了模拟环境设备与测试的复杂性.天然气水合物物性测量装置以一维小实验模型为主,且向超低温、超高压方法发展,测试方法趋于多样化.研究指出,天然气水合物模拟实验装置系统结构与性能参数的设计应在满足实验需求的前提下,更多关注实验数据的准确性、实验设备的可靠性和实验操作的便利性.     

液化天然气热物性的计算

介绍了液化天然气密度、汽液相平衡常数、内能、熵、焓等热力学物性,粘度、导热系数等热物性的计算方法。由于以采用精确的“对应态”方法计算LNG密度作为基础,其它物性的计算精度也得以提高。各种参数的计算结果表明,各物性计算精度较高,可以满足工程应用的实际要求。     

表面活性剂对天然气水合物的作用

概述了表面活性剂对天然气水合物的作用, 一方面可用表面活性剂来提高水合物的生成速率, 因天然气水合物的巨大储气特性和方便、安全的存储方式使其具有极大的工业应用前景; 另一方面, 可用表面活性剂来抑制水合物的生成, 在天然气的整个流动过程中, 一旦形成水合物, 就会造成设备及管道堵塞, 影响正常的生产和运输, 甚至造成停产等事故。所以, 加入少量的表面活性剂来避免水合物的生成显得尤为重要。     

水合物法储运天然气技术

以天然气水合物方式储运天然气是一种新型的既安全可靠,又能大幅降低运输费用的方式。文章从天然气水合物制备、储存、运输和分解四个方面分析了水合物储运的相关技术,指出了存在的问题,并对其应用前景进行了展望。     

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。     

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%。     

天然气水合反应器的研究进展

水合反应器的研究与开发是天然气水合物技术产业化的关键之一。介绍了水合物的生成机理,分析了影响水合反应器开发中的传热和传质问题,综述了水合反应器的研究概况,提出了水合反应器结构设计中须提供特殊的机械单元以促进反应器内物料迅速混和、气液固表面快速更新和局部水合反应热迅速移除。指出了当前研究较多的管式、射流式、塔式、流化床和超重力水合反应器的优缺点。由于流化床和超重力水合反应器具有生产效率高、传质和传热性能优异、反应速率快、单位质量水合物生产能耗较低等优点,成为天然气水合反应器进一步研究的重点。     

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。     

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。     

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。     

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。     

天然气水合物成藏机理及主控因素

天然气水合物在世界范围内分布广泛,主要分布在海洋和冻土带地区,并与地质构造环境密切相关。目前已发现的天然气水合物矿点,主要是通过似海底反射地震显示进行识别的。天然气水合物的甲烷来源主要有生物气、热解气和无机成因气,大多数研究主要立足于甲烷气的成因来探究天然气水合物的聚集和成藏机理。分析了天然气水合物形成的主控因素,包括气源、沉积、构造、温压等条件,这些条件控制着天然气水合物的赋存状态、形成规律和规模大小,并对墨西哥湾天然气水合物成藏有利条件进行了分析,对我国天然气水合物的勘探有借鉴意义。