碳酸钙和SDS协同体系对甲烷水合物生成影响的特性研究

天然气水合物的储量决定其潜在的商业开发价值。结合海底沉积物成分及海底环境，在2 ℃和6.08 MPa的条件下研究碳酸钙作为多孔介质与十二烷基硫酸钠（SDS）的协同体系对甲烷水合物生成情况的影响，并对其进行机理分析。结果表明，二者协同体系的储气效果和储气速率均优于纯SDS溶液。碳酸钙的粒径变化会改变水合物的生成量和储气效果，其中1 mm碳酸钙的储气效果最优。协同体系极大地缩短了水合物的诱导期，加快了水合物成核速率。协同体系的促进效果体现在SDS的促进效果和碳酸钙表面特性和粒径改变的促进效果及吸附特性，打破了SDS的胶束作用和水合物的“固封”效应，增大了水合物在异相非均质环境中的生成速率，进而促进水合物的生成。因此，多孔介质与表面活性剂的协同体系可以明显地改善水合物生成速率和储气效果，为水合物快速生成技术提供了理论依据和研究方向。     

抑制剂对甲烷水合物生成规律影响的研究

天然气水合物储量巨大，是未来替代煤和石油等传统化石能源的新型清洁能源之一。天然气水合物生成、抑制与分解受多种因素的影响，在研究化学抑制剂对水合物分解抑制与加速效果时需要考虑多重因素的影响，如纯水或海水、反应釜内不同气液比、压力等。利用自行研制的可视化水合物生成、抑制和分解模拟装置进行了水合物相关模拟实验研究。在气液体积比为150∶350时，采用实验室自配的动力学抑制剂KHI3和不同质量分数的NaCl进行复配分析，选出最佳复配方案。结果表明，在3%NaCl+1%KHI3（质量分数）复配方案下，水合物不易生成；KHI3质量分数为2%时，水合物成核速率反而增快，对水合物生成起到促进作用。在实际应用中，应该严格控制抑制剂质量分数，避免出现水合物大量生成而导致的管道堵塞。     

GM-BP模型在NGH生成中的预测研究

天然气水合物具有储气率高、污染低、储量大等优点,具有良好的发展前景,但是在天然气加工和运输过程中形成的天然气水合物会造成管道堵塞等严重状况,因此,分析和预测天然气水合物的生成具有实际意义。为了预测天然气水合物的生成情况,针对前人研究天然气水合物生成预测方法的优缺点,引用了具有解决复杂系统问题能力的人工神经网络,运用MATLAB语言编程建立了灰色理论（Grey Forecast）理论和BP神经网络（Back Propagation Network, BP）的组合模型。为了提高预测精度,选用了差值结合法将两种方法结合,分别运用GM（1,1）、BP神经网络以及此组合模型对实验中得到的压力数据进行预测并加以比较;为了进一步验证组合模型的精准度,选用了马尔科夫链模型进行预测检验。结果表明,GM（1,1）和BP神经网络组合模型具有较高的精准度,且此方法可以广泛运用到较多方向,可为今后的天然气水合物开发利用提供理论依据。     

钻井液处理剂对气体水合物形成的影响研究

海洋深水钻井过程中如钻遇浅层含气砂岩,气体进入钻井液,在海底低温和高压作用下易形成气体水合物,并堵塞井筒、环空或防喷器,严重影响钻井工程.利用自制四氢呋喃旋转试管测试平台,实验研究了海洋钻井常用的钻井液处理剂(无机盐、有机盐、高分子聚合物)对气体水合物形成的影响.结果表明:无机盐、有机盐能很好地抑制水合物的形成,而聚合物在高浓度时才会有较好的抑制效果,低浓度时则会促进水合物形成.     

高含CO2水合物生成条件模拟与预测研究

利用"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室(西南石油大学)专用水合物测试装置,测定了不同二氧化碳含量的烃类气样在不同给定压力下生成水合物的温度,同时基于分子热力学理论建立了高含二氧化碳气体的水合物生成条件预测模型.将模型的预测结果与测试结果进行对比分析验证,结果表明:建立的模型对高含二氧化碳气体水合物预测结果较准确,最大相对误差仅为0.91%,能满足工程设计与计算的要求,为高含二氧化碳体系水合物研究提供了一定的理论依据.     

甲烷水合物制备及样品分析

在1 L搅拌槽式反应器中设计、研究了恒压降温、低温升压2种甲烷水合方案来制备水合物.实验得出如下结论:①较大初始过冷度有助于甲烷气体的溶解、水合物晶体成核和生长;②低温升压水合过程储气量、水合速率分别为146.3 Vg·V-1H、0.321 Vg·V-1H·min-1,高于恒压降温过程,为较优的操作方法.另外,对比人工样品和海底天然样品的形态特征,发现水合物形态与水合过程有关.同时,实验室模拟了海洋水合物生成过程.结果表明,水合物生长具有方向性,可为水合过程分析及水合反应器设计提供参考.     

天然气水合物降压分解传热特性分析

天然气水合物广泛存在于海底和冻土等极地环境中,是未来潜在的新型天然气能源.降压开采天然气水合物适合于大规模工程应用,边界传热是影响天然气水合物分解速度的重要因素.研究了天然气水合物降压开采的控制机理,建立了二维开采模型,分析了实验室小尺度下不同边界传热条件对天然气水舍物降压开采过程中温度、压力、饱和度以及产气率变化的影响.结果表明,水合物降压开采需要边界能量输入,边界绝热时产气总量为完全分解时的1/36,边界温度越高,水合物分解越快,边界温度为277.45K时分解速度为275.45K时的2.5倍,产气率越快,但对产气总量影响不大.     

管输过程中天然气水合物沉降规律计算研究

天然气水合物具有气含率高、污染低、储量大等优点,具有良好的发展前景,因此对天然气水合物进行研究很有必要。以海底输送管道为研究背景,在多相流模型的基础上,建立了基于有限体积法的天然气水合物气-固两相流问题的数学模型,并进行了数值计算与分析,得出了直径差(管径与通流直径之差)与距管道入口距离之间的关系。设定管道入口流速和管径规格为定值,通过直径差分析了管道中水合物的堆积位置。计算结果表明,在其他条件不变的情况下,随着距管道入口距离的增加,直径差的变化规律符合Gauss曲线函数,并对此进行了拟合,得到了Gauss函数方程,利用此方程在给定管道位置的情况下能计算直径差。最后,通过改变管径大小进行了模拟和分析,得知Gauss函数方程也适用于不同管径的管道,可为预测水合物在管道中的堆积位置以及提高天然气水合物输送效率提供理论依据。     

基于组分追踪的水合物抑制剂注入量计算

在高压低温的输送条件下,湿气集输管道中会有天然气水合物生成,而生成的水合物可能会导致管道堵塞或关键控制设备失灵等诸多风险。加注醇类水合物热力学抑制剂（THI）,是预防湿气管道生成水合物的方法之一。若THI注入量过大,则不仅会增加采购、运输和储存成本,而且还会增加水处理成本。因此,在一定安全裕度的基础上,确定THI的最小注入量至关重要。基于经验公式法和相平衡软件的THI注入量的计算,不考虑流动的影响。为优化THI注入量,采用相平衡与流动耦合计算法,基于OLGA组分跟踪模型,对沿线的温度、压力以及THI质量分数进行了跟踪,以期较为准确地预测THI注入量。以陆地气田气和海底油田伴生气集输管道为例,对不同计算方法进行了对比。结果表明,相平衡与流动耦合计算法可减少THI注入量10%以上。     

油基体系下天然气水合物浆液流动实验研究

在多相流管输体系下,水合物浆液在流动过程中会遇到崎岖不平的地形地貌,此时采用倾斜管道显得尤为重要。因此,研究了天然气水合物浆液在倾斜管内的流动特性对堵塞管路的影响。在低温高压可视水合物实验环路上,开展了油基体系下油＋天然气的水合物堵管实验,探究了初始压力、初始流量等因素对天然气水合物浆液流动和堵管时间的影响。同时,利用实时在线颗粒测试仪,对水合物生成、流动及堵管过程中水合物颗粒的微观变化进行了分析。结果表明,随着初始压力增大,天然气水合物的诱导时间、生成时间和浆液流动时间均缩短,天然气水合物堵管趋势增大;随着初始流量增大,天然气水合物的诱导时间、生成时间和浆液流动时间均延长,天然气水合物堵管趋势减小。对水合物生成至堵管的过程以及堵塞机理进行了分析。对油基体系下天然气水合物堵塞管路的研究结果表明,在油基体系下可以通过减小初始压力、增大初始流量来有效地减小天然气水合物堵塞管路的概率。研究结果可为维持和保证天然气水合物在管道中的安全流动提供理论参考及依据。     

基于CEEMDAN的希尔伯特变换在海底天然气水合物地震探测中的应用

当地层中填充了天然气水合物后,沉积物的一些物理性质会发生相应的改变,最终引起地震属性的变化,因此地震属性中包含了大量地质特征,是识别海底地层是否存在天然气水合物的一个重要标志。通常用来识别天然气水合物的瞬时振幅、相位、频率可以应用希尔伯特变换来获得,但单纯的希尔伯特变换获得的瞬时属性有效信息较少,为了获得更高的分辨率,提出了基于EMD算法的希尔伯特变换,由于EMD算法模态混叠严重,最终提出了改进后的CEEMDAN算法。本文利用CEEMDAN算法对地震属性信号进行分解,选择了包含有效信息的IMF分量与希尔伯特变换相结合,获得了瞬时属性,将方法用于OBS(海底地震仪)和垂直缆的天然气水合物数据中,得到的属性结果分辨率较高,清晰地表明了海底似反射BSR(Bottom Simulating Reflector)的瞬时振幅和频率信息,为识别天然气水合物提供了依据。     

高黏原油和石英砂复配体系中水合物生成实验研究

在油井开采原油时,会产生伴生气,而在高压和低温环境中会生成天然气水合物,进而堵塞运输管道,因此研究油砂体系（含原油的体系）和纯石英砂体系（不含原油的体系）中水合物生成情况具有重要意义。在初始压力为4.00、6.00、8.00 MPa,石英砂粒径为20、30、60、80目,温度恒定的条件下,研究了油砂体系和纯石英砂体系中甲烷水合物的生成情况以及最终耗气量。结果表明,在初始压力相同的油砂体系中,石英砂粒径越小,水合物生成诱导期越短,水合物生成速率越大。研究石英砂粒径对水合物生成最终耗气量的影响发现,随着石英砂粒径的减小,耗气量先增加后减少,当石英砂粒径为60目时,耗气量达到最大,其值为0.19 mol。同时,对油砂体系和纯石英砂体系中水合物生成情况进行了对比。结果表明,由于两种体系中都存在SDS（十二烷基硫酸钠）溶液,因此水合物生成速率相差不大;在石英砂粒径相同的条件下,油砂体系中最终耗气量小于纯石英砂体系中的最终耗气量,这说明原油对水合物生成具有抑制作用。在油砂体系中,压力越大,越有利于水合物的生成。     

基于支持向量机-CV的天然气水合物生成预测

天然气水合物的生成过程是一个多组分、多物态的系统,存在着复杂的结晶成核过程,需要考虑压力、温度、促进剂、搅拌速度等因素的影响,不但涉及动力学问题还涉及热力学问题,对其生成很难进行精确预测。基于支持向量机理论,结合实验数据,建立支持向量机预测模型来进行天然气水合物生成时的相平衡压力预测,采用平均平方误差、平方相关系数,以及平方绝对百分比误差和平均绝对误差等四种误差公式对预测精度进行评估, 结果分别为8.37008×10^-5、99.8976%、0.5424%、1.9900%,还对源数据进行了归一化([1,2])预处理以及利用交叉验证方法对核参数g(4)和惩罚因子c(1.4142)进行了优化。模拟结果显示,由支持向量机预测模型得到的相平衡压力与实际实验获得的相平衡压力基本一致,预测效果较理想,证明该模型具有较高的准确性和可靠性。     

中国天然气资源研究

在大量统计数据的基础上,对中国天然气资源从类型、富集程度、分布特征等方面进行了研究.首先,中国常规天然气储量探明史可大致分为4个阶段,储量增长上了3个台阶,集中分布于六大盆地;其次,常规天然气资源,主要分布在中部、西北部和海域,其特点为:时代分布老、丰度低、探明程度低、潜力大;第三,中国煤层气资源量,主要富集在东部、中部和西北部;第四,致密砂岩气有一般致密砂岩气和深盆气两种赋存形式,中国许多盆地具备形成深盆气的条件,也有较大的资源潜力;第五,中国海域的南海和东海,陆地的青藏高原和东北北部可能富含天然气水合物;第六,中国众多含油气盆地的地层水,蕴藏着十分丰富的水溶气资源;最后,泥页岩气、深源气、二氧化碳气和硫化氢气也是不可忽视的资源,具有较大的资源潜力.     

潜江凹陷盐湖沉积砂体的预测与研究

潜江凹陷潜江组的岩性主要有砂岩,盐岩和泥岩,岩性复杂难以区分,砂层薄,纵横向变化大,而且渗透性砂岩的波阻抗与盐岩的波阻抗大体相当,储层与非储层波阻抗差异小,在砂体预测上存在困难,但是经细致分析研究后仍发现砂岩、盐岩和泥岩的波阻抗值的有细微差别。从潜江凹陷储层的岩石物理特性出发,采用岩性识别技术、地震储层预测,地质与地震相结合,对潜江凹陷潜江组砂体进行预测研究,明确潜江凹陷潜江组以湖水相对淡化期的滨、浅湖相形成的砂坝及水下分流河道砂坝为主要储层,砂坝由中心向侧缘逐渐减薄为滩砂、席状砂等。潜江凹陷潜江组砂体分布广,多呈朵状展布。沉积相带和构造背景控制了砂体的类型和规模,地震反演方法是预测砂体展布的有效方法。     

天然气水合物的形成影响因素与浆体输送研究

天然气深水集输管道内极易生成水合物,研究其形成影响因素对管道的安全运行具有重要意义。采用PVTsim建立了数值模型,并基于5种实验数据对模型进行了可靠性分析。利用该模型,模拟在不同工况下天然气形成水合物的边界条件,基于实验和OLGA模拟数据得到了水合物体积分数与介质摩尔分数的定量关系。研究表明,相比压力,水合物的形成受温度的影响更大。在天然气中,加入乙烷、丙烷、二氧化碳、硫化氢,均会使水合物形成范围扩大,而加入氮气,会使水合物形成范围缩小。随着水中盐度的增大,水合物生成范围缩小。外界温度、压力对水合物生成量的影响较小,几乎可忽略不计。基于水合物浆输送技术的研究成果,得到了保障HCFC⁃141b型和THF型水合物浆流动安全的临界甲烷摩尔分数。     

川西致密砂岩气藏数值模拟研究

川西致密砂岩气藏压裂井的生产历史拟合是一个难题.因为储层的孔渗性很差,生产过程中裂缝闭合、水敏效应等因素引发储层的渗透性能随地层压力降低的动态变化不能忽略,而常规数值模拟理论基础是假定储层孔渗性为静态模型,导致常常不能合理有效的拟合.在分析川西某致密砂岩气藏的实际生产数据的基础上,利用数值模拟技术,研究了储层在生产过程中渗透性的改变规律和描述方法,较好的完成了历史拟合和方案预测.