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。     

不同组成添加剂对甲烷水合物生成的影响

在1L的半连续搅拌槽式反应器中,研究了添加剂十二烷基硫酸钠、草酸钾和草酸钾与十二烷基硫酸钠复合对甲烷水合物生成过程的影响.结果表明:十二烷基硫酸钠的作用优于草酸钾、草酸钾与十二烷基硫酸钠的复合.甲烷水合物储气量达到159.1 Vg.V-H1,其生成速率达到0.43 Vg.V-H1.min-1,优于文献报道结果.     

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。     

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。     

甲烷水合物常压分解

在容积为1L的高压反应釜中制备甲烷水合物，采用常压恒温分解法测定了甲烷水合物分解过程的实验数据，并提出了以微分方程表达的宏观分解动力学模型，同时计算出甲烷水合物分解的活化能为76．93kJ／mol。并与其他人测定的活化能数据进行了对比，验证了动力学模型的可靠性。     

甲烷水合物的热力学性质

利用密度泛函理论对甲烷水合物的两种构型(51262和512)进行了热力学性质的理论研究。在B3LYP/6-31G**的水平下对甲烷水合物进行全优化、热力学性质的计算以及势能曲线的扫描。通过计算得知,笼内有一个甲烷分子的构型可以在自然界中稳定存在。热力学性质分析表明,51262笼中有一个甲烷分子比512笼中有一个甲烷分子更稳定,甲烷水合物的最佳保存热力学条件为190K、200 MPa。频率分析得知,在51262笼中,甲烷分子碳氢键的伸缩振动强度比在512笼中弱,这与键长的趋势相一致。通过扫描势能曲线发现,甲烷分子在512笼中的行为是受限的,这与甲烷分子碳氢键的伸缩振动频率相一致。     

LAD⁃40对甲烷水合物生成影响研究

甲烷水合物可以作为载体储存、运输天然气,但在自然条件下生成缓慢,需要提高甲烷水合物的生成速率。为此,考察了双性表面活性剂LAD⁃40（月桂酰两性基二乙酸二钠）质量分数（10～500 μg/g）对甲烷水合物生成的影响。结果表明,在压力一定的条件下,LAD⁃40质量分数为0～500 μg/g时,甲烷水合物成核温度变化微小,LAD⁃40未改善甲烷水合物生成热力学条件;LAD⁃40增大了气液接触面积,缩短了成核诱导时间,随着LAD⁃40质量分数的增加,甲烷水合物生成速率线性增加,而气体消耗量变化不大,但与纯水条件下的气体消耗量相比提高显著。     

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.     

甲烷水合物降压分解控制机理实验研究

自然界中甲烷水合物储存条件复杂,直接岩芯取样进行研究存在困难。通过搭建水合物合成与分解实验系统,对多孔介质中甲烷水合物的合成与分解特性进行了实验研究,测定了甲烷水合物的相平衡曲线,通过对甲烷水合物进行降压分解实验研究,结果表明在渗透率较大的多孔介质中,热量传递是影响水合物分解的主要控制因素。     

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。     

喷淋式反应器中甲烷水合反应实验研究

在1 L喷淋式反应器中进行甲烷水合实验研究,考察添加剂十二烷基硫酸钠、乙醇和气相压力对喷淋水合过程的影响,得出如下结论:添加剂对水合反应的作用明显,乙醇比十二烷基硫酸钠对水合速率的提高更为显著,0.018mol/L的乙醇溶液的平均进气速率达到0.46V/(V.min),约为0.001 mol/L的十二烷基硫酸钠溶液10倍;水合反应所要求的气相压力大大降低;与半连续搅拌槽式反应器相比,具有气体操作压力低,水合速率高的优点。     

冰蓄冷系统管外结冰形成率的分析研究

本文给出了冰蓄冷系统中蒸发盘管外结冰形成速率方程的公式，该方程可以用于确定制冷压缩冷凝机组容量等参数与冰壳形成之间的关系。     

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．     

天然气水合物的生长动力学研究述评

对天然气水合物进行了介绍,从冰点以上和冰点以下两个温区对国内外水合物生长动力学的研究现状进行了分类与评述。对冰点以上晶体生长的动力学,从Vysniauskas ＆ Bishnoi模型、Lekvam ＆ Ruoff模型、Englezos模型、Englezos简化模型和Chen-Guo模型进行了讨论;对冰点以下的生长动力学,讨论了Sloan＆Fleyfel模型和Christiansen ＆ Sloan模型,对各自的优点进行了详细的分析,并指出了所存在的局限性。对水合物生成动力学的进一步研究进行了展望。同时还分析了临界成核半径和表面活性剂之间的关系。     

陕北某气田天然气水合物形成条件实验研究

利用可视化高压流体测试装置对陕北某气田天然气在-11～20℃的温度范围内水合物的形成条件进行了测定。实验结果表明压力的对数lgP与温度t呈线性关系，在-11～-1．8℃和1．8～20℃范围其斜率不同。另外还比较了气田试产井采出水和纯水2个体系的天然气水合物生成条件，结果显示含盐溶液水舍物生成的温度降可用冰点降来确定，同时给出了该气田天然气水合物形成条件的计算方法。     

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。     

地应力和油藏压力对弱胶结砂岩油藏出砂的影响

借助岩石力学的基本理论 ,结合弱胶结油藏的岩石学特征 ,系统地分析了原地应力、生产压差等因素对弱胶结砂岩油藏出砂的影响 ,并对防砂技术和措施进行了讨论。结果表明 :在弱胶结砂岩地层 ,地应力的非均匀性将导致某些方位地层先于其它方位地层剪切屈服、出砂 ,因此 ,对这些方位进行选择性避射将有助于防砂和延长油井开采寿命 ;当井筒内压力保持不变时 ,随着油藏压力衰竭 ,射孔孔眼发生剪切屈服、出砂的可能性增大 ;当地层压力恒定时 ,随着开采压差的增大 ,射孔孔眼发生剪切屈服、出砂的可能性随之增大     

Formation,Harmfulness and Countermeasures of Ice Dam in Heilongjiang River

根据大量实测资料论述黑龙江中上游冰坝的形成原因、危害,并提出有关防治对策。