VISUAL OBSERBATION OF HCFC141b GAS HYDRATE FORMATION/DECOMPOSITION PROCESS OUTSIDE OF A TUBE

In order to design a kind of heat exchanger suitable to the indirect-touched gas hydrate cool storage vessel, a visual observation of HCFC141b gas hydrate formation/decomposition process was presented through a self-designed small-scale visualization apparatus of gas hydrate cool storage. Based on the shooted photos and recorded temperatures, the formation/decomposition process of HCFC141b are described, some characteristics are concluded, and some suggestions of designing heat exchanger are indicated according to the specific characteristics of HCFC141b gas hydrate formation/decomposition process.     

多壁碳纳米管对CH_4-CO_2-TBAB水合物的促进作用

碳纳米管具有良好的传热能力,能够迅速转移出水合物生成过程中产生的热量。同时碳纳米管巨大比表面积能为水合物提供更多的成核位点。因此,碳纳米管被广泛应用在水合物技术中以解决水合物生成较慢的问题。本文研究了多壁碳纳米管对CH_4-CO_2-TBAB水合物生成过程的影响。研究表明,在生成水合物的混合气体体系中加入多壁碳纳米管,不同浓度的多壁碳纳米管的存在对混合气体水合物的相平衡曲线均没有影响;但能显著降低生成水合物所需要的诱导时间,且随着碳纳米管浓度的增加,诱导时间逐渐变短;并且生成水合物的气体消耗量增加,并且碳纳米管浓度越大,气体消耗量越大。这说明碳纳米管的加入能增加水合物体系的储气能力。     

含天然气水合物硬岩体系介电常数实验研究

含天然气水合物沉积物的介电常数是水合物资源勘探开发过程中的重要参数。祁连山冻土区钻探表明水合物储集层多属致密型岩石类型,因此无法精确定位水合物储层及估算资源量,探地雷达及介电测井成为重要的备选方案。本文设计并建立含水合物岩心介电常数测试系统,对祁连山水合物钻探区DK-8井岩心样品进行实验。结果表明,含水合物砂岩样品的介电常数与外加电场的频率相关,即介电常数总趋势是随频率增高而减小,而在低频端出现高值,介电常数与频率呈现指数关系,含水合物砂岩的实验结果符合岩石介电常数规律。同一岩石样品,含水合物岩石的介电常数介于饱水岩石和干岩石介电常数之间。在气饱和条件下,同一岩石孔隙中较高介电常数的极化水转化为较低介电常数水合物导致含水合物岩石介电常数低于饱水岩石;但是水合物的介电常数高于空气的介电常数使含水合物岩石的介电常数高于同一块干岩石的介电常数,说明岩石中水合物增大了岩石的介电常数。含水合物样品在10 ~ 40 MHz频段存在频散特性;频率高于50 MHz,频散特性变弱,介电常数变化很小。     

A型分子筛对甲烷水合物生成的影响

The porous medium has an important effect on hydrate formation. In this paper, the formation process and the gas storage capacity of the methane hydrate were investigated with A-type zeolite and Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) existing in the system. The results show that A-type zeolite can influence methane hydrate formation. At the temperature of 273.5 K and pressure of 8.3 MPa, the distilled water with A-type zeolite can form methane hydrate with gaseous methane in 12 hours. The formation process of the system with A-type zeolite was quite steady and the amount of A-type zeolite can influence the gas storage capacity significantly. The adding of A-type zeolite with 0.067 g•(g water)－1 into 2×10－3 g•g－1 SDS-water solution can increase the gas storage capacity, and the maxi-mum increase rate was 31%. Simultaneously the promotion effect on hydrate formation of 3A-type zeolite is much more obvious than that of 5A-type zeolite when the water adding amounts are 0.033 g•g－1 and 0.067 g•g－1 at the experimental conditions.     

甲烷水合物分解过程的微尺度测量

实验采用激光拉曼和X射线粉末衍射(PXRD)在253 K,常压条件下对甲烷水合物的分解过程分别进行了原位测量。研究发现,位于表层的甲烷水合物在前30～50 min内发生分解并生成Ⅰh冰相,随后表层冰相对内层水合物相的包覆引起了"自保护"效应的产生并导致甲烷水合物分解速率显著降低。分解过程中,甲烷在水合物大小笼中的含量之比始终保持在3.2左右,同时水合物晶面特征峰峰面积也按照相同的曲线下降,表明甲烷水合物以晶胞为单位进行整体分解。Ⅰh冰的各个晶面特征峰峰面积差异化的增长曲线表明形成的Ⅰh冰相倾向于片状生长,有助于在水合物表面生成一层冰膜,进而产生"自保护"效应。     

HCFC-141b水合物浆流动特性实验

利用实验环道进行了水合物颗粒体积分数为0到70%的HCFC-141b水合物浆的流动实验,实验结果表明:在固相体积分数小于28.5%时,管道中水合物呈稀浆状,浆体为牛顿流体;当固相体积分数大于37.5%时,管道中水合物呈泥状,浆体为Bingham流体.回归了泥状水合物的屈服应力及表观粘度,并根据水合物浆的流动特性分段回归了水合物浆在管道中流动的压降计算公式,实验验证表明回归的计算公式可以比较准确的计算管道中水合物浆流动的压降,可以为制冷系统HCFC-141b水合物的流动及其它水合物浆的流动提供指导.     

气体水合物超声结晶实验

实验中将15kHz超声波引入R141b和水体系,反应过程在恒温水浴中进行,对超声探头处于不同位置、不同过冷度情况下分别研究.结果表明在超声启动后5秒内就出现大量水合物浆,成核对过冷度的依赖程度降低,但结晶完成时间随过冷度的增加而减少.在同样条件下,探头位于两相界面处,消耗的能量较低.分析结果认为这可能与超声空化产生的一系列效应有关.     

含动力学抑制剂体系甲烷水合物微观分解过程

注入低剂量水合物动力学抑制剂是防治油气管道中水合物堵塞的有效技术之一。为了实现高效、经济解堵,非常有必要展开动力学抑制剂对水合物分解行为影响规律的研究。利用粉末X射线衍射仪和激光共聚焦拉曼光谱仪在常压、-10℃条件下原位观测纯水体系和含动力学抑制剂聚乙烯基己内酰胺（PVCap）体系的甲烷水合物微观分解过程。结果显示,相比纯水体系,PVCap的存在会减弱s I型甲烷水合物“自保护”效应,加速水合物的分解。甲烷气体在水合物大、小笼中的含量同步降低,且相对含量基本保持恒定,说明PVCap不影响水合物以晶胞为单位进行整体分解。六角冰的（100）和（002）晶面峰面积随时间的变化不同步,且在纯水体系和含PVCap体系中呈现的变化趋势截然不同。     

CO2乳液置换开采天然气水合物研究进展

CO₂置换开采及封存的碳汇是降低我国南海水合物产业化开采成本的重要路径,不仅能保障粤港澳大湾区经济建设所需的能源供给,而且能降低大湾区过量的碳排放,与气态、液态CO₂相比,注入CO₂乳液置换效率更高。综述CO₂乳液在置换开采甲烷水合物中的应用,以及乳液的稳定性问题,讨论CO₂乳液开采南海水合物的优势及难点,并对下一步CO₂乳液法置换开采南海水合物进行分析,为未来天然气水合物开采及同步碳封存提供参考和建议。     

管道天然气水合物的风险管理抑制策略

随着深海油气资源的逐渐开发,传统天然气水合物防治方法的局限性越来越明显,低剂量天然气水合物抑制剂(LDHI)的使用逐渐受到关注和重视,管道天然气水合物的抑制策略也正在发生转变。为此,介绍了国内外天然气水合物抑制技术的最新进展,分析了目前采用热力学抑制剂完全抑制天然气水合物策略的局限性,结合笔者自己的研究成果,整合提出了管道天然气水合物的风险管理对策,即允许管道中形成天然气水合物,通过对天然气水合物流体的控制来实现油气管道的安全畅通运行。分析比较后指出:风险管理抑制策略必将成为管道天然气水合物的主要抑制策略,将有可能为石油天然气工业带来巨大的经济效益。