SDS对甲烷水合物生成动力学和微观结构的影响

表面活性剂是促进水合物生成的有效手段之一。在高压反应釜中研究了十二烷基硫酸钠（SDS）对水合物生成过程的动力学影响,利用XRD和拉曼光谱探究了SDS存在条件下水合物的微观结构。宏观结果表明SDS缩短了诱导时间,加快了水合物生长速率。微观结果表明SDS没有影响sI型水合物的晶型结构,晶面间距与理想sI型水合物及纯水甲烷对比误差在千分之几。水合物中甲烷在大笼小笼中的拉曼位移分别为2904和2915 cm^-1,SDS没有改变大笼小笼结构。大笼绝对占有率（q_L）接近饱和时,SDS可以进一步提高小笼绝对占有率（q_S）,从微观角度证明了SDS可以减少水合数,提高储气率。     

HCFC-141b水合物空调蓄冷系统实验研究

搭建了一台容积达0.16m~3的可拆卸外置促晶/内置换热气体水合物蓄冷实验系统,在接近常压条件下对该蓄冷系统进行了HCFC-141b水合物蓄冷实验研究,观察到水合物在管外结晶生长情况,得到冷媒流量及喷淋方式对蓄冷量、水合物生成速率及水合率的影响。结果表明:HCFC-141b水合物主要在盘管的间隙中生长,具有非贴壁生长现象;冷媒流量越大,水合物蓄冷量越大,蓄冷速度越快,水合物生长速率越快,在流量992L·h~(-1)下蓄冷量达到15.2MJ,蓄冷密度126.9MJ·m~(-3);喷淋方式对它们的影响不明显;实验的水合物结晶生长过冷度较大,水合率较低,有待进一步实验提高蓄冷性能。     

水合物法模拟海底封存CO2气体的实验

向海底地层和枯竭油气藏中注入CO₂气体形成稳定的CO₂水合物是一种极具前景的CO₂封存技术。为了进一步探究这一技术,本文利用水合物法进行了多组3MPa、5℃天然湿砂的CO₂封存实验模拟。初始水饱和度设置为10%、40%、70%,分别进行了纯水封存实验和3.5%（质量分数）NaCl溶液的封存实验,还利用自主研发的反应釜系统探索了3种不同进气方向（顶部进气、横置进气、底部进气）下的CO₂封存效果。结果发现横置进气的封存量普遍大于顶部进气的封存量,底部进气的封存量最小,而且横置进气的封存速度最快;初始水饱和度越高,水合物饱和度就越高,但水合物转化率越低,CO₂固态封存比例也越低;与纯水实验相比,盐的存在降低了CO₂的封存量,固态封存比例也会低于纯水实验,但封存速度更快。本文为实际工程操作时合理控制封存地层水饱和度、盐度以及合适的进气方向提供了依据。     

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。     

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。     

四氢呋喃水合物浆流动特性

利用实验环道进行了水合物颗粒体积分数为0～65.2%的四氢呋喃(THF)水合物浆的流动实验。管道生成四氢呋喃水合物后,水合物浆的压降梯度随着流速的增加而增加;随水合物体积分数的变化存在一个临界体积分数,当管道中的水合物体积分数小于临界值时,压降随体积分数的增加而出现很小的增加,管道中水合物呈稀浆状,浆体为牛顿流体;当管道中体积分数大于临界值时,压降梯度随体积分数的增加急剧增加,管道中水合物呈泥状,浆体为Bingham流体。临界体积分数随着浆体流速的增加而增大,在0.5～3.5m/s的范围内,临界体积分数为39.4%～50.4%,文中回归了泥状水合物的屈服应力及表观黏度。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地计算管道中水合物浆流动的压降,可以为THF水合物的流动及其它水合物浆的流动提供指导。     

天然气水合物动态成藏理论

总结了天然气水合物的赋存状态及其分类,从生成和分解速度角度提出了天然气水合物的动态成藏理论, 并依据冻土层钻井气体喷溢、海底水合物露头和海底羽状气泡流等实例论证了这种动态成藏理论。指出天然气水合物赋存状态主要有3种类型,即成长型（渗透型、扩散型）、成熟型和消退型,认为我国南海北部陆坡区的西沙海槽、东沙群岛东南坡、台西南盆地、笔架南盆地等区域有可能存在着仍处于发育阶段的渗透型或扩散型水合物层,而青藏高原羌塘盆地则是属于消退型水合物,祁连山地区、准噶尔盆地等的烃类气体泄漏表明在我国西北和东北的冻土带也可能存在着含气水合物层。      

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。     

水基钻井液中天然气水合物形成的研究进展

依据水基钻井液中天然气水合物生成的相关研究,结合理论与实践,介绍了一些钻井液处理剂对水合物生成的影响,重点概述了水基钻井液对天然气水合物生成的抑制效应,并简要说明了水合物抑制剂在钻井液中应用的相关研究。     

CH3COONa·3H2O相变蓄热性能研究

以三水醋酸钠(CH3COONa·3H2O)为蓄热基质,通过大量实验,遴选合适的抗沉淀剂和成核剂.配成相变温度约55"(2、过冷度小于2℃的蓄热材料.对该材料的蓄热性能进行研究表明,该材料相变热可达238J/g,导热系数为1.072W/m·K(30℃时),可用于空调冷凝热回收系统.