海底沉积物中热解成因天然气水合物的形成与分布

利用中国石油大学自制的一维天然气水合物成藏模拟装置,采用常规热解成因气为气源,海底沉积物为多孔介质,进行了水合物形成模拟实验,并采用电阻率法对沉积物中水合物形成与分布进行观测分析.结果表明,沉积物不同部位电阻率的变化不同,沉积物中下部电阻率先增加后趋于稳定,中上部电阻率呈降低-增加(或稳定)-降低-增加-稳定的变化趋势,这种电阻率的变化反映了不同部位的水合物的生成和分布.在中上部水合物诱导成核时,中下部已进入水合物生长阶段,由于温度梯度的影响,水合物生长缓慢,分散状分布;在气体供应充足的条件下,中上部水合物能大量生成,呈块状分布.在上述分析的基础上建立了沉积物中水合物生长与分布模式.     

海底凝析天然气管道水合物形成条件预测

海底天然气管线由于运行条件、环境温度、输送工艺的特殊性 ,极易形成水合物。凝析天然气在海底管线中的输送过程属于两相流动范畴 ,沿线运行参数、水汽含量的计算方法与一般的天然气管线不同 ,文章根据平湖 -上海和锦州 2 0 - 2两条凝析气海底管线的实际生产数据 ,优选出适合海底凝析气管线工艺计算的两相流水力学和热力学模型 ,结合水合物生成条件和饱和含水量的统计热力学理论计算方法 ,能有效地预测海底管线水合物可能形成区域 ,对防止水合物形成 ,确保管线安全运行具有重要指导意义     

一套模拟渗漏型天然气水合物形成与分解的实验系统

目前用于研究海底渗漏型天然气水合物（以下简称水合物）形成与分解动力学特征的实验装置和实验系统非常少,且普遍不具备大的反应空间和适合海底的高压环境,更不能提供与反应空间匹配的气体流通量范围。为此,设计了一套模拟渗漏体系里气体移动并在可视化分段、分相环境下形成水合物的综合实验系统,整套实验装置由5个部分组成：①反应系统,主要是可视化大容积高压透明反应釜;②与反应釜连接、并为反应釜提供所需压力的供气系统;③为反应釜提供所需温度和湿度的温控系统;④与反应釜连接并为其提供真空环境和保证气体顺利循环的动力系统;⑤与反应釜连接,实时采集温度、压力、电阻率、压差和流量数据并记录处理数据,观测试验进行的数据采集系统。实验结果表明,该实验系统能获得准确可靠的各种数据（气体流量、压差和电阻率等）,可以模拟不同流通量和压差下水合物形成与分解的过程,为实际海底类似条件的水合物研究提供实验数据和理论参考。     

天然气水合物形成的地质模式

论述了天然气水合物的形成的地震模式，包括：静态系统的冷系统作用低温模式，挤压作用“海侵”模式和成岩作用模式，动态系统的渗流模式，分子扩散模工。沉降模式和岩块位移模式。     

海底天然气水合物分解对海洋钻井安全的影响

为分析天然气水合物分解对海洋钻井安全的影响,根据海底天然气水合物特征,结合天然气水合物分解动力学和热力学条件,研究了不同钻井工况下天然气水合物分解产气规律,估算了天然气水合物分解后的产气量。结果表明,在钻进天然气水合物层过程中,天然气水合物分解产气速率和累计产气量逐渐增大;在天然气水合物饱和度一定的情况下,近井天然气水合物层内的天然气水合物完全分解产气量与井身轴向半径呈平方关系;随着钻井液与天然气水合物层温差增大,天然气水合物分解速率呈指数增长;浅水区钻遇天然气水合物层易导致其分解,随着水深增加或井筒压力增大,天然气水合物分解越来越困难。研究表明,钻穿天然气水合物层时,提高钻进速度可减少天然气水合物分解;钻井过程中应根据钻前预测结果调整钻井液温度和密度来控制天然气水合物分解,同时采取必要的井控措施,以保证在适当的天然气水合物分解产气条件下安全钻进。      

多孔介质对天然气水合物形成的影响

天然气水合物大量存在于海洋底部的淤泥多孔介质中，但多孔介质对天然气水合物形成过程的影响规律究竟如何，从理论和实验上进行了探讨。相平衡模型表明，多孔介质的表面张力作用使多孔介质毛细管中的气体-水合物-水达到三相平衡；对多孔介质和自由液面的相平衡影响因素分析表明，在相同浓度条件下，多孔介质中天然气水合物形成相平衡的温度更低，压力更高；对多孔介质和自由液面天然气水合物的实验分析表明，多孔介质对水合物的形成过程（天然气溶解阶段，水合物诱导阶段，水合物成长阶段）的影响程度不同，多孔介质缩短了水合物形成的诱导时间，在成长阶段较之自由液面生长的速率要快。     

天然气组分对水合物形成温度的影响研究

天然气的水合物形成温度不仅和压力有关,而且不同组分的天然气在等压下形成水合物的温度也不同,因此有必要对天然气中各主要组分与水合物形成温度之间的关系进行研究,有效地确定水合物抑制剂的用量,有利于水合物的防治工作。文章研究了乙烷、丙烷、丁烷和戊烷与天然气水合物形成温度的关系,得到了丙烷和丁烷对水合物的影响最大,而乙烷和戊烷对水合物的影响较小的结论,从而为根据天然气不同的气质组分进行水合物的防治提供了科学的依据。     

海底沉积物中天然气水合物生成和分解规律研究进展

对国内外有关海底沉积物中天然气水合物生成和分解规律方面的研究进行了详细调研,得到如下结论:天然气水合物的生成和分解条件在海底沉积物中与在井筒、管道中有明显不同,其主要原因是多孔介质中流体与孔隙壁面间的界面效应对海底沉积物中天然气水合物的形成条件会产生明显影响;在海底沉积物中天然气水合物生成和分解条件的数值模拟技术研究方面,研究者大都假设以天然气水合物作为盖层的成藏类型,借助常规油气藏数值模拟技术进行模拟研究;影响海底沉积物中天然气水合物生成和分解条件的因素很多,因此海底沉积物中天然气水合物生成和分解规律研究必须借助试验模拟、数值模拟和现场测试相结合的综合方式进行。该调研成果可为今后天然气水合物经济有效开采技术方案选择和进行天然气水合物危害控制等提供参考。     

热传递对甲烷水合物生成速度的影响研究

为了深入了解传热对甲烷水合物生成过程的影响,在体积10L的静态反应器中,研究了不同的制冷液温度、流量和气体温度条件下甲烷水合物的生成状况。实验过程中设定水溶液的初始温度为276．15K,压力为（6．6±0．2）MPa,反应水量为1．92kg。实验结果表明,当较大量的合成甲烷水合物时,如果甲烷水合物生成热不能被及时带走,反应液体温度将迅速升高,导致甲烷水合物生成速度很快变小甚至停止;同时,气体温度对甲烷水合物的诱导期和生成速度也有重要影响,气体温度越低,甲烷水合物生成诱导期越短,生成速度越快。因此,热传递是影响甲烷水合物生成速度的关键因素。     

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。     

天然气水合物储气量及分解安全性研究

利用可视化实验设备，研究了表面活性剂T40、T80及其复配溶液构成的5组反应体系中Ⅱ型气体水合物的储气及其分解情况，利用定温压力搜索法测定了水合物分解热平衡条件，并运用含气率、分解速度及分解热理论对实验数据进行了计算。结果表明，合成的天然气水合物样品含气率高、分解速度小。从传质和传热两方面分别分析了表面活性剂和水合物分解热对实验体系中气体-溶液-天然气水合物三者界面之间物质和热量传递过程的影响；分析结果表明：适当表面活性剂的加入有利于提高天然气水合物的储气量，水合物的高分解热是其分解速度低的主要原因。水合物的高储气性和分解安全性为天然气水合物储运技术的实践奠定了基础。     

天然气水合物储运技术研究进展

近年来，天然气水合物储运技术引起了广泛的关注，并得到了快速发展。文章首先介绍了天然气运输的多种方式，进而分析了常见天然气储运方式的物理特性及其经济性，接着着重介绍了天然气水合物的基本特性、天然气水合物储运的基本原理和技术路线，分析了天然气水合物制备技术、储存技术和分解技术等的特点，最后概述了提高水合物储气效率的措施和相关研究进展等。此外，还对天然气水合物储运技术的应用前景进行了展望     

热力法开采天然气水合物的数学模拟

将天然气水合物在热力作用下的分解过程看作一个移动界面问题，即热力开采过程中整个水合物藏可分为分解区和水合物区。通过适当简化，建立了分解区和水合物区的传热模型，并严格推导了模型的解析解。使用模型分别模拟注入蒸气和热水条件下开采天然气水合物的两个实例，得到分解区和水合物区温度场随时间变化的规律。在此基础上，分析了水合物热力开采过程中热量的有效利用率，即用于水合物分解的热量与输入的总热量的比值。模型计算结果表明，在相同条件下，注入热水比注入蒸气将能获得更高的热量有效利用率。在给定的条件下，注入蒸气和热水开采过程的热量的有效利用率分别为0.349和0.465。另一个方面，该比值与水合物地层的物性参数（如水合物的饱和度、分解区域的热传导系数等）有很大的关系，地层水合物饱和度越高，分解区的热传导系数越小，则热量的有效利用率越高。     

多孔介质中天然气水合物形成实验研究

通过实验认识到多孔介质中天然气水合物形成极不均匀、明显的分层这一特征，研究了多孔介质对水合物形成相平衡的影响，揭示了多孔介质缩短水合物形成过程的本质：①多孔介质界面现象突出，不可能形成均匀稳定的天然气水合物；②多孔介质对天然气水合物的形成相平衡条件影响是粒径越小，影响越大，并可能出现严重的偏离现象；③缩短了天然气水合物形成的诱导时间和成长时间，即孔隙粒径越小，缩短的时间越多。     

青藏高原多年冻土区天然气水合物可能分布范围研究

青藏高原地区有大面积多年冻土分布,是我国陆地天然气水合物可能的赋存区域之一。在GIS平台下建立了基于三向地带性多年冻土地温分布的模型,利用地温钻孔资料对青藏高原地区多年冻土厚度做了回归统计分析,指出了青藏高原多年冻土年平均地温和多年冻土厚度的空间分布特征。结合陆域天然气水合物形成的热力学条件,对青藏高原多年冻土区天然气水合物可能赋存区域进行了研究,认为青藏高原多年冻土区天然气水合物可能主要集中分布在羌塘盆地西北部地区,其储量可能较为可观。更多还原     

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苏里格气田地面环境恶劣，由于温度变化很大，在集输气管线中极易形成水合物，造成集输气管线的堵塞。如何根据温度的变化精确预测管线中水合物形成的位置，从而达到优化集输气管线、防止水合物的产生，对高效开发苏里格气田具有特别重要的意义。为此，在对苏里格气田集输气管线沿程温降和沿程压降规律进行深入研究的基础上，建立了天然气水合物产生的预测模型，开发了预测水合物生成的计算机软件，并用苏里格气田实际生产数据对预测模型进行了验证，证明了模型和软件的正确性和可靠性，本成果的推广应用对优化苏里格气田采集气工艺、提高苏里格气田开发效益具有重要的意义。     

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研制了一套易于开启的天然气水合物实验装置，使合成的水合物很容易取出以便直接测定其储气量。设计加工了一套利用天然气水合物在真空下分解测量其气体体积的实验装置，提出了一种直接测定甲烷水合物储气量的方法—容积法，并测定了在不同条件下生成的甲烷水合物的储气量。与传统的重量法相比，容积法的可操作性强，受环境因素和人为因素的影响小，精密度与准确度高，能够比较准确地直接测出甲烷水合物的储气量，在天然气水合物资源量评价及天然气运输技术方面，都有广阔的应用前景。     

活性炭中甲烷水合物的储气量

储气量是影响天然气储运技术应用中的关键因素，分别测定了甲烷／水和甲烷（水＋活性炭）两种体系中甲烷水合物的储气量，结果表明，在甲烷／水体系中，274．6K时水合物储气量只能达到最大理论值的20％－30％。这是由于水和甲烷未能充分接触所致。在甲烷／（水＋活性炭）体系中，5．7－9．5Mpa和275．8－280．0K时，一些水合物储气量的实验值已接近最大理论值，这是由于活性炭能为水和甲烷提供优异的接触条件，适当的水炭比和初始压力（＜8MPa)是提高甲烷水合物储气量的主要因素。     

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准噶尔盆地天然气勘探自呼２ 井突破后,钻探结果一直不理想。为了加大该盆地天然气的勘探力度,组织了“九五”国家重点科技攻关项目《准噶尔盆地天然气勘探目标评价》。作为攻关项目参加者之一的本文作者,根据该盆地油气勘探成果及有关地质资料,将准噶尔盆地划分为南缘、环盆１ 井西凹陷和环中拐凸起等三个聚气带。通过研究分析认为,南缘聚集带的第二、三排构造具有形成大中型气田的有利地质条件,为首选目标区,主要目的层为下第三系紫泥泉子组;环盆１ 井西凹陷聚集带与环中拐凸起聚集带是寻找中小型气田的重要地区,前者主要目的层是下侏罗统三工河组,后者主要目的层是上二叠统的乌尔禾组和下二叠统的佳木河组。随着勘探程度的提高,勘探对象逐渐转为隐蔽圈闭,所以识别可靠圈闭将是今后工作中的重点和难点。     

从文献计量角度看国际天然气水合物研发态势

以ISI Web of Know ledge信息平台提供的SC I(网络版)数据库、IN SPEC数据库和D II数据库为数据源,以Derwent Analytics软件为分析手段,对1995―2005年期间发表/申请的国际天然气水合物研究论文/创新专利的年度分布、国家分布、机构分布、期刊分布和作者分布情况作了分析与比较,从文献计量角度指出了国际天然气水合物的研发主要集中在美、日、俄、加、英、德、法、中、挪等国的国立科研机构、政府部门和大学。同时分析了中国天然气水合物的研究概况。