天然气水合物形成条件与生长过程研究

测量并计算了合成天然气水合物的形成条件,结果表明,温度越高,水合物相平衡压力越高,而且压力的增加率越大．在水合物相平衡测量基础上利用水合物形成实验装置,在定压条件下对表面活性剂体系水合物的形成过程和水合物的储气质量进行了实验研究,实验结果表明,活性剂对水合物的形成具有显著的促进作用,提高了水合物的储气密度．在3．86MPa、274．05K条件下,天然气水合物的储气量达159．     

过氧化氢水合物稳定性分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法研究过氧化氢(Hydrogen Peroxide,HP)作为客体分子形成结构Ⅰ型(SI)水合物稳定性。系统分析了不同数目的HP填充到SI笼子中形成水合物晶体稳定机理。模拟表明,无辅助气体下,HP不能形成稳定的SI水合物。添加甲烷辅助气体对水合物形成具有稳定作用,随辅助气体的增加水合物笼状结构破坏缓慢。在添加1个HP到SI大胞腔中,其它胞腔填充辅助气体情况下,能形成稳定SI水合物。研究表明HP作为促进水合物分解的化学试剂与醇类具有相似性质,仅在低浓度下可以形成稳定水合物,为HP溶液促进甲烷水合物分解实验研究提供参考。     

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.     

加压低温条件下H2O-H2O2-C3H8三元体系相平衡研究

为了开发低浓度过氧化氢水溶液的气体水合物浓缩新方法,在加压低温条件下,对H2O-H2O2-C3H8三元体系形成气体水合物的相平衡进行了研究.测定了不同浓度过氧化氢水溶液中添加表面活性剂时形成气体水合物的平衡温度和压力,结果表明气体水合物的平衡压力随着过氧化氢浓度增加而增大、随着温度的升高而升高.此外,还运用Chen-G...     

H_2-THF水合物形成过程研究

利用定容恒温法研究了H2-5.56 mol%THF-水在2℃,不同压力下的水合物形成特性,比较2种不同的氢气水合物形成方法:1)氢气-THF水溶液体系;2)氢气-THF水合物颗粒体系,考察形成过程,并计算储氢量。实验结果表明,在上述条件下,不同的方法氢气水合物的形成速率不同,第2种方法下氢气水合物的形成速率相对较快,且储氢量也高,约为质量分数0.33%,2种体系下的储氢量均随着压力的增高而增加。最后对2个体系下的氢气水合物的形成机理进行分析。     

瓦斯水合物相平衡测定及分解热计算

为探究瓦斯水合物相平衡条件及其分解热特征,利用瓦斯水合物相平衡实验装置结合图形法研究了CH_4—N_2—O_2瓦斯混合气在纯水体系及TBAB(四丁基溴化铵,0.2mol/L)添加剂体系的水合物相平衡条件,将纯水体系下瓦斯水合物相平衡压强实验值与Chen-Guo模型计算值进行对比,基于Clausius-Clapeyron方程计算了瓦斯水合物分解热.结果表明:瓦斯水合物相平衡条件随着CH_4浓度的升高变得更加温和,TBAB可显著改善瓦斯水合物相平衡条件,使水合物相-气相边界向高温低压区域转移;相同温度下,2种瓦斯混合气在纯水体系生成水合物的相平衡压强实验值均低于Chen-Guo模型计算值,相对误差分别为0.18,0.23;水合物分解热随着瓦斯中CH_4浓度的升高而增大,TBAB体系瓦斯水合物分解热远大于纯水体系.     

金龙4井试油（气）过程中水合物生成原因分析与解决措施

在试油（气）试产过程中天然气、水在一定的温度和压力条件下,形成水合物白色结晶体,该水合物堵塞井内管柱或地面管线,影响试产正常进行,严重时会造成井下事故。水合物的形成受到天然气及水的组份、温度及压力条件影响。在试产中,水合物的防止被受到较大的重视,但在实际生产中也会常常遇上。笔者在实习中就遇到金龙4井在试产中形成水合物严重影响了生产施工并造成了试井电缆落井的事故,耽误了工期并浪费了较大的成本,为此本论文针对水合物生成原理及解决措施,结合金龙4井施工现状展开研究,找出该井防止水合物生成的方案及消除已生成水合物的方案,为以后类似井施工提供指导。     

β-Ca2 SiO4在不同水热条件下的水化作用

首先通过固相反应合成了β-Ca2SiO4并在具有搅拌装置且自动产生蒸汽压的不锈钢反应釜中，在高温混合法和低温混合法两种条件下进行了水化反应。反应温度从150℃到400℃，反应时间从数小时到5天。XRD和SEM结果表明有7种不同的钙硅酸盐水合物(C-S-H)能在此不同的水热条件下形成，其中与前驱物β-Ca2SiO4具有相同C／S摩尔比的化合物是(硅酸二钙水合物(Ca2(SiO3OH)(OH))和羟硅钙石(Ca6(SiO4)(Si2O7)(OH)2)，大于前驱物中C／S摩尔比的化合物是佳羟硅钙石(Ca6(Si2O7)(OH)6)和莱粒硅钙石(Ca5(SiO4)2(OH)2)，小于前驱物中C／S摩尔比的化合物是钙硅酸盐(Ca8(SiO4)2(Si3O10))、斜方硅钙石(Ca6(SiO4)(Si3O10))和变针硅钙石(Ca4(Si3O9)(OH))。作者讨论了不同水热条件对钙硅酸盐水合物形成的影响、不同钙硅酸盐水合物的结构与形成条件之间的关系以及水合物的稳定性和合成机理。     

甲烷水合物储气实验研究

利用甲烷水合物储气的实验装置，对高纯度甲烷（甲烷的体积分数为99.9%)气体的水合物形成过程进行了初步的实验研究，获得了水合物形成过程的耗气速度、储气密度与水合物形成条件（压力、表面活性剂种类、水量）的关系。研究结果有利于水合物储存天然气技术的推广和应用，对实现水合物技术的开发、利用和进一步研究水合物形成动力学具有重要价值。     

南祁连盆地冻土区天然气水合物形成机理研究

天然气水合物是继煤和石油之后的重要的、潜在的能源资源.介绍了天然气水合物在全球、我国陆域以及在南祁连盆地的分布.但是由于冻土区的气候环境、地质特征等复杂性,使得冻土区水合物的研究一时无法展开,文章详细分析了南祁连盆地的冻土区天然气水合物的形成条件、赋存环境,以及天然气水合物的形成与温度、压力、构造和沉积的关系,为我国其它冻土区天然气水合物的开发利用提供依据.     

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。     

Effect of surfactant Tween on induction time of gas hydrate formation

Acceleration of gas hydrate formation is important in preventing coal and gas outbursts and is based on a hydration mechanism. It becomes therefore necessary to investigate the effect of surfactants, acting as accelerants for hydrate formation, on induction time. We experimented with three types of a Tween solution with equal concentrations of 0.001 mol/L (T40, T40/T80 (1:1), T40/T80 (4:1)). By means of visual experimental equipment, developed by us, we measured generalized induction time using a Direct Observation Method. The experimental data were analyzed combined with a mass transfer model and a hydrate crystal nuclei growth model. Our major conclusions are as follows: 1) solubilization of surfactants produces supersaturated gas molecules, which promotes the mass transfer from a bulk phase to hydrates and provides the driving force for the complexation between host molecules (water) and guest molecules in a gas hydrate formation process; 2) when the solution of the surfactant concentration exceeds the critical micelle concentration (CMC), the surfactant in an aqueous solution will transform to micelles. Most of the gas molecules are bound to form clusters with water molecules, which promotes the formation of crystal nuclei of gas hydrates; 3) the surfactant T40 proved to have more notable effects on the promotion of crystal nuclei formation and on shortening the induction time, compared with T40/T80 (1:1) and T40/T80 (4:1).     

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。     

表面活性剂在瓦斯水合物生成过程中动力学作用

促进水合物快速生成是利用水合物技术预防煤与瓦斯突出和进行煤层气储存运输的关键，表面活性剂作为水合物生成的促进剂，对其动力学促进作用进行研究十分必要．利用水合物实验设备，研究了4种表面活性剂（T40，T80，SDS，SDBS）溶液体系中瓦斯水合物的生成过程，结合建立的水合物诱导时间和生成速度模型对实验数据进行了计算和分析．结果表明：表面活性剂的加入降低了溶液的表面张力，促进了烷烃类气体溶解，加快了晶核形成过程，缩短了水合物生成的诱导时间，提高了生成速度，加快了水合物形成的动力学进程．     

促进水合物生成传质过程实验研究

研究在纯水(静态)、纯水(搅拌)、三种表面活性剂溶液(静态)和表面活性剂溶液(搅拌)体系下,水合物生成速率及储气量变化,并从传质角度进行理论分析。结果表明,纯水搅拌体系可有效提高水合物生成速率,但相比静态及搅拌表面活性剂溶液体系,对储气量改善不明显;表面活性剂能够促进水合物生成,这与其双亲性及能在金属表面发生吸附有关,随着表面活性剂HLB值增大,水合物生成速率提高,储气量降低;在表面活性剂溶液中添加搅拌可进一步提高水合物生成速率。     

表面活性剂对CO_2水合物生成影响的实验研究

通过实验研究了复合添加剂对CO2水合物生成条件的影响,选用十二烷基硫酸钠（SDS）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）以及两者的混合溶液（按1∶2的比例）作为实验用溶液,研究发现当采用质量浓度为255mg/L的SDS和SDBS复合添加剂溶液时,CO2水合物的相平衡点最低,最易生成,此时的溶液体系能很好的促进水合物生成,而且比单一的SDS溶液或者SDBS溶液体系下水合物的相平衡点都有所降低。     

腐殖酸做表面活性剂对加油站油污土壤的修复

对比研究了腐殖酸、生物表面活性剂鼠李糖脂和阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)溶液对加油站地下油污土壤的修复。实验发现,3种表面活性剂溶液去除土壤中污染油的效果与蒸馏水相比都有明显提高。鼠李糖脂的去除效果最好,除油率最高达到了61.4%;腐殖酸与SDS相比,除油率相差不多,最高分别达到56.6%和57.1%。表面活性剂溶液质量浓度和油污土壤性质都影响除油效果,在溶液质量浓度小于或等于临界胶团浓度(CMC)时,除油率随着溶液质量浓度的增加而增加,而当溶液质量浓度大于CMC时,除油率提高并不显著;3种表面活性剂溶液对新鲜土壤的除油效果都好于处理过的土壤。由于腐殖酸与化学合成表面活性剂相比易于生物降解,因此腐殖酸可以作为一种理想的化学表面活性剂的替代品来处理油污染比较严重的土壤。     

An experimental study on thermal characteristics of nanofluid with graphene and multi-wall carbon nanotubes

High-thermal conductivity enhancement of nanofluid is one of the promising topics of the nanoscience research field. This work reports the experimental study on the preparation of graphene(GN) and multi-walled carbon nanotubes(MWCNTs) based nanofluids with the assistance of sodium dodecyl benzene sulfonate(SDBS) and sodium dodecyl sulfate(SDS) surfactants, and their thermal behaviors. The present work suggests not a solution, but a solution approach and deduces a new conclusion by trying to resolve the agglomeration problem and improve the dispersibility of nanoparticles in the base fluid. The analysis results of FESEM, thermal conductivity, diffusivity, effusivity and heat transfer coefficient enhancement ratio of nanofluid with surfactants SDS and SDBS expose strong evidence of the dispersing effect of surfactant on the making of nanofluid.     

混合致冷剂水合物晶体生成和分解过程研究

为了深入了解水合物的生长动力学机制,通过对混合致冷剂HCFCl41b／HFC152a水合物晶体生成及分解过程的形态进行观测,从动力学和形态学方面验证了混合致冷剂水合物的性能互补特点．结果表明,混合致冷剂水合物与低压致冷剂HCFC141b水合物相比,其引导时间更短,生成速度更快．混合致冷剂。HCFC141b／HFC152a水合物可在10℃融化,克服了高压致冷剂HFC152a水合物相变温度高的缺点,证明了混合致冷剂水合物较单一致冷剂水合物更适合作为蓄冷空调的储冷介质。     

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。