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。     

天然气在盐溶液中的溶解机理及溶解度方程

无机盐对气体溶解度影响的主要机制是：无机离子的不合作用减少了游离水的量和降低了溶液的有效间隙度,从而使气体在盐溶液中的溶解度比在纯水中低。提出水分子与盐７离子的理论配位模型,建立了盐溶液中游离水体积分数与盐的质量浓度的数学关系。在眩基础上推导出与亨利定律和气体在纯水中溶解度方程具有良好相溶性的,更具一般意义的关于气体溶解度的基本方程,方程既适用于任何浓度的盐溶液,也适用于纯水体系;适用的温度和压力     

甲烷在三元复合液中的溶解度及表观溶解常数研究

在 35— 75℃和 2 4— 2 4 0bar( 2 .4— 2 4MPa)范围内 ,实验测定了甲烷在三元复合驱油液 (碱 表面活性剂 聚合物溶液 )中的溶解度。结果表明 ,甲烷在三元复合驱油液中的溶解特性与在盐溶液中相似 ,但在相同温度、压力下 ,三元复合驱油液比纯水和盐溶液对甲烷有更强的溶解能力。根据实验结果提出了胶束增溶机理。建立了甲烷在三元复合驱油液中的表观溶解常数 (Ka)与温度 (T)的关系式 :lnKa=754.99/T - 1 3.81 8。该方程结合其它参数方程 ,使理论计算甲烷在三元复合驱油液中的溶解度成为现实。     

天然气在水中的溶解度计算：Ⅱ.应用到多元系统

本文将前文提出的热力学模型扩展到多元体系的汽液平衡计算。对九个多元体系的汽液平衡进行了预测,计算值与文献值有良好的一致性.另外,用求取的二元交互作用参数,对两种天然气-水体系的汽液平衡进行了预测,泡点压力的平均相对偏差小于9.0%,天然气在水中溶解度的平均相对偏差小于8.5%。取得了非常令人满意的结果.     

天然气组分、同位素分馏机理及实例分析

天然气组分、同位素的分馏伴随其生成、运移及保存的整个过程,生成过程中组分、同位素分馏效应由反应基团活化能的差异引起,表现为随成熟度升高,产物同位素组成逐渐接近母质;天然气运移过程中的分馏机制与运移方式有关,以溶解相、游离相和扩散相运移的天然气,其组分、同位素分馏分别由组分或同组分不同同位素分子的溶解、吸附及扩散能力差异引起,均可用动力学理论进行解释;除扩散作用外,微生物降解是天然气藏内天然气组分、同位素分馏的重要机制,其过程受微生物种类及动力学过程控制。在此基础上,对国内外天然气运移、保存分馏实例进行了分析。     

天然气在合成基流体中的溶解度与井控问题

巴西有90%以上的石油和天然气储量位于海域,并且总储量的60%以上位于深海和超深海域.在深海和超深海域钻井存在一些技术问题,主要为地层破裂压力梯度低、节流管线长、泥浆管线温度低.更好地了解合成基钻井液中天然气的溶解度,有利于井控.现在的工作包括两种有机液体(正链烷烃和酯)的PVT(压力-体积-温度)特性研究,这两种有机液体目前正在Campos盆地(巴西里约热内卢)的深海和超深海钻井中应用.在158°F和194°F温度下测定了甲烷-液体混合物的热力学特性,如饱和压力、溶解度、原油的地层体积系数、天然气的地层体积系数和液体的密度.测量由两种不同仪器完成:一种为含汞系统,另一种为无汞PVT系统.结果显示,正确地认识地层天然气在井下条件和井涌循环期间的溶解度对于在深海和超深海安全钻井非常重要.     

天然气在地层水中的溶解度变化特征及地质意义

根据不同成因类型天然气在矿化度不同、水型不同的地层水中的溶解度测定数据回归了有关方程式;讨论了天然气在地层水中的溶解度与地层水矿化度、水型、温度和压力的关系;研究了天然气及其各组分在不同温度和压力条件下地层水中的溶解度变化特征及其地质意义;预测了天然气富集带.结合冀中地区廊固和坝县凹陷的地质情况研究了天然气的运移相态,同时对坝县凹陷的水溶气资源进行了预测和评价.     

天然气组分碳同位素倒转成因分析及地质应用

为促进稳定碳同位素倒转现象在天然气地质勘探中的应用,通过调研大量国内外相关文献,系统地梳理和归纳了天然气烷烃组分稳定碳同位素序列倒转的成因及原理,包括有机成因气与无机成因气混合、细菌氧化降解作用、不同类型天然气（油型气和煤成气）混合、不同源或不同期天然气（如原生气与次生气）混合、高温及高压作用（气层气和水层气混合、硫酸盐热氧化还原反应、瑞利分馏作用）以及天然气运移扩散效应等。分析认为,碳同位素倒转现象在天然气地质勘探中具有广阔的应用前景,包括判识天然气的成因及来源,研究母质成熟度及天然气次生变化,反映气藏的地质特征（如成藏期次和沉积环境）,以及判断天然气远景区等。     

DCC-气体分离装置热集成方案分析评价

DCC(Deep Catalytic Cracking)是一种多产丙烯的深度重油催化裂解工艺。与常规的催化裂化装置相比,DCC装置的吸收稳定系统和下游的气体分离(简称气分)装置需要更多的中低温位热量。因此,DCC与气分装置的热集成方案对装置的低温余热系统、蒸汽产耗平衡和冷却负荷有着重要的影响。采用分析方法,借助流程模拟工具及能级-热量图,量化分析了DCC与气分装置的2种热集成方案,包括基于循环热媒水的直接热联合方案,以及基于热泵工艺的热联合方案。与直接热联合方案相比,热泵方案的换热过程损可减少13.1%,1.0 MPa蒸汽消耗量可降低20t/h;但是直接热集成方案的设备投资低。结果表明,DCC和气分装置中低温热源热阱的优化匹配是提高装置用能效率的重要因素。     

天然气运聚相态及其研究意义

天然气集相态是影响其成藏的重要因素,不同类型的源岩在不同的成烃阶段具有不同的排气相态。天然气二次运移相态除了受其源岩排气相态的影响外,还受运移途中温度压力及介质条件的影响,不同相态天然气运聚受不同势场控制;水溶相天然气在水势场中受水动力的作用,油溶相在油势场中受油的浮力和水动力作用,游离相在气势场中受气的浮力和水动力作用,因此,所形成气藏的分布规律存在差异性,对于不同相态成因的气藏的勘探应采用不同方法。     

天然气运聚相态及其研究意义

天然气聚集相态是影响其成藏的重要因素。不同类型的源岩在不同的成烃阶段具有不同的排气相态。天然气二次运移相态除了受其源岩排气相态的影响外 ,还受运移途中温度压力及介质条件的影响。不同相态天然气运聚受不同势场控制 :水溶相天然气在水势场中受水动力的作用 ,油溶相在油势场中受油的浮力和水动力作用 ,游离相在气势场中受气的浮力和水动力作用。因此 ,所形成气藏的分布规律存在差异性。对于不同相态成因的气藏的勘探应采用不同方法。     

螺旋板壳式换热器在气体冷却器上的应用

中国石化扬子石油化工股份有限公司气体脱硫装置,用可拆卸耐压多程双轴向流螺旋板壳式换热器替代原浮头管壳式换热器,取得了良好的技术经济效果.运行结果表明,和管壳式换热器相比,设备重量减少50%;由于无需预留浮头式换热器的抽芯位置,安装平面面积减少60%以上.由于气侧设置翅片、水侧采用导热性能好的铝板为定距板,双侧都得到了强化,总传热系数K高达1400～2140 W/(m2·K),较之管壳式换热器K值增大了一个数量级:平均端部温差只3℃左右.显示了优异的性价比.     

原油降解气的形成条件及其特征

原油降解气是指原油在厌氧微生物作用过程中形成的一种次生型生物气。作为非常规气藏之一,原油降解气近年来受到了极大的关注,而相关研究在我国才刚刚起步。因此,研究其生气机制及其地化特征,建立原油降解气的地球化学判识指标,并指出勘探前景,对缓解当前能源危机和原油降解气的勘探都具有重要意义。研究结果发现：原油降解气主要通过二氧化碳还原生成甲烷;中-低矿化度的NaHCO₃型或CaCl₂型地层水有利于微生物的繁殖及其对原油的降解进而生成甲烷。原油降解气形成的油层温度低于80 ℃,埋深一般小于2 500 m;对应原油的成熟度为低-中等成熟。原油降解气具有碳同位素轻、天然气组分干、氮气含量较高,同时含少量二氧化碳和氢气,并具有储层时代新、能大规模聚集成藏的特点。结论认为,我国具有较大的原油降解气勘探潜力。     

住宅小区天然气热电冷联产方案性能分析

随着城市用于制冷取暖的电力空调数量不断增加，导致城市冬夏季用电十分紧张。为此，提出了住宅小区采用天然气热电冷三联产的方案，并就某8万平方米普通住宅小区4种不同燃气轮机和制冷机组的组合方案进行了技术经济分析；分析表明，4种方案热电冷三联产的一次能源利用率都在75%~83%之间，比常规用电每年可节省1694万元；在以热载荷（冷载荷）确定电负荷的原则下，燃机与溴化锂制冷机匹配型方案的经济性能（包括静态和动态投资回收期、内部收益率、净现值和净现值率）优于小燃机配大制冷机的组合方案，但一次能源利用率和单位燃料产能率则是小燃机配大制冷机的组合方案更优一些。研究结果表明：4种方案的技术性能均达到要求，其中方案4的经济性能最优。     

成藏后天然气组分与同位素的分馏效应研究

天然气成藏后会发生扩散、溶解逸失、微生物降解和高温裂解等作用,这些作用会使天然气组分、同位素发生分馏。其中扩散分馏取决于不同分子的半径与不同方向上的浓度梯度,溶解分馏则受控于分子大小与水合能力,这2种分馏作用常使藏内小分子烷烃含量减少、同位素组成变重;微生物对天然气的降解受温压条件控制,并且不同细菌对烃类具有不同嗜好性,常使天然气重烃含量减少、同位素组成变重;热裂解作用可使天然气组成变干、同位素组成变重。认为通过化学反应动力学可以分析藏内天然气分馏作用的条件及其定量过程,恢复成藏初期天然气特征,并有助于混源气判别、资源散失量估算等。     

国外高含硫气藏开发经验与启示

比较常规气藏而言，高含硫气藏的开发存在很大难度和挑战性。目前国内尚无一套指导高含硫气藏合理开采的开发标准，也没有形成系统开发高含硫气藏实践经验，为此分析了国外典型高含硫气藏开发成功经验，指出了国内高含硫气藏开发的技术关键和面临的技术难点，总结出了目前完成国家自然科学基金研究的进展，并提出目前急需开展的研究工作。即：①高含硫气藏多尺度储层评价研究；②H₂S及天然气混合物赋存状态及成因研究；③H₂S、CO₂、H₂O、天然气共存系统流体相态理论及实验研究；④高含硫碳酸盐岩气藏非线性渗流理论及应用基础研究；⑤储层综合伤害数学模型（应力敏感、硫沉积、水合物）及防治应用基础研究；⑥H₂S、CO₂腐蚀机理及防腐技术研究；⑦储层增产改造机理和改造技术研究；⑧井漏机理及堵漏应用基础研究工艺。     

燃气热泵在夏热冬冷与寒冷地区的应用分析

由于我国气象参数差异很大,对燃气热泵机组的容量选择、实际性能和应用的经济性影响也较大。以温频气象参数为基础,计算了建筑物的冷热负荷。参照燃气热泵的性能参数,计算了我国两种气候区（夏热冬冷与寒冷地区）4个典型城市的运行能耗及费用。对比了燃气热泵与电动风冷热泵在4个城市中的运行费用,对燃气热泵在宾馆等商业建筑中的适用性进行了探讨。在目前商用建筑能源价格条件下,燃气热泵的能源消耗与运行费用明显低于电动风冷热泵,节能效果显著。采暖期越长,天然气与电的价格比值越小,燃气热泵优越性越明显。     

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。