水合物浆液非牛顿特性与黏度模型研究进展

水合物浆液的黏度及非牛顿特性是水合物流动安全保障的重要参数,其研究对于水合物风险控制技术以及深水油气管线输送的安全预警具有重要的意义。本文介绍了用于水合物生成、黏度及非牛顿特性研究的流变仪类型以及在流变仪内进行水合物生成的实验材料;总结了水合物生成影响因素对水合物生成过程中黏度的影响规律,梳理分析了水合物浆液黏度定量表征模型;从剪切稀释性、触变性、屈服特性以及黏弹性4个方面总结了水合物浆液非牛顿特性的研究成果。总体而言,水合物浆液黏度及非牛顿特性研究存在较强的体系依赖性,构建的水合物浆液黏度模型所考虑的因素各异、普适性不高。最后,本文给出了今后在流变仪内开展水合物实验及模型研究的方向和建议：水合物微观结构参数和浆液流变参数的耦合研究;综合考虑水合物浆液非牛顿特性的黏度预测模型;水合物浆液黏度及非牛顿特性和水合物堵管理论的结合。     

表面活性剂对原油流变性的作用与分子动力学模拟

选取5种合成降凝剂中常用的表面活性剂：丙烯酸、丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐、乙酸乙烯酯和苯乙烯,采用试验和分子动力学模拟相结合的方法,考察其对原油流变性的影响。结果表明：在加剂量为2000mg/kg的条件下,5种表面活性剂的加入对原油的凝点影响较小,均使原油的凝点仅提高1℃;对原油的黏度和屈服值影响较大,其影响程度从大到小的顺序为：丙烯酰胺>丙烯酸>苯乙烯>顺丁烯二酸酐>乙酸乙烯酯;与空白原油体系相比,5种加剂原油体系势能降低,非键能负向升高,作用效果强弱顺序与试验结果相吻合,从分子层面解释了表面活性剂对原油流变性产生影响的作用机理。     

碳纳米管对水合物生成特性影响实验研究进展

碳纳米管是具有优良的力学及导热性能的新型纳米材料;碳纳米管的高表面活性及高比表面积使其在水合物生成、提高储气量方面有较好促进作用.为了探索碳纳米管对气体水合物促进生成的影响规律,为后续的实验探究提供方向,本文回顾了近几年国内外开展的水合物生成实验进展,从碳纳米管本身特性、附着基团或嫁接纳米颗粒对促进水合物生成的影响以及...     

丁二酸二异辛酯磺酸钠对甲烷水合物生长动力学特性的影响

通过改变添加量（600mg/L、900mg/L、1200mg/L）、过冷度（3.5℃、5.5℃、7.5℃）以及压力（4.90MPa、6.0MPa、7.31MPa）的方式,考察了在静态体系下绿色促进剂丁二酸二异辛酯磺酸钠（AOT）对甲烷水合物生长动力学特性的影响。实验结果表明,3种浓度下AOT均能够有效缩短诱导时间,并且浓度越大,诱导时间越小（1200mg/L时为0.21h）,但储气量随着添加量的增加,先增大后减小,最终确定最佳添加量为900mg/L,水合物储气量为55.76m³/m³;另外,过冷度越大,实验压力越高,水合物成核速度越快,诱导时间越短,耗气速率越高。当过冷度为7.5℃时,诱导时间最小为0.31h,耗气速率最大为0.275mol/h,储气量最大为63.95m³/m³;但压力过大,釜内气液界面会快速生成水合物层,阻碍水合物继续生成,导致水合物储气量减少为46.84m³/m³。所以,在静态体系下,合理选择促进剂的浓度和驱动力的大小,可显著促进水合物生成。     

油包水乳液体系水合物的形成对多相流动摩阻的影响

水合物浆液输送作为流动安全保障主要措施和天然气新型运输方法之一,其复杂的流动特性引起了学者的广泛关注。以国内首套水合物高压实验环路为依托,基于水合物生成后管路压降明显增加的现象,分析了4.5 MPa压力下,0.4、0.5、0.9、1.1 m/s四个流速下压降变化幅度,对比水合物生成前后体系摩阻系数的变化,定量表示了各个流速下颗粒存在对摩阻系数的影响。实验结果表明,流速越大,颗粒存在对于体系摩阻系数的影响越小;并且通过对比0.4和0.5 m/s的实验结果可知,在水合物浆液流动过程中,不同的流速对应着不同的液固流型,存在临界悬浮流速的概念。     

壁面微沟槽对输油管道阻力特性影响的数值研究

针对壁面微沟槽的减阻问题,通过数值模拟的方式,探究减阻效果出现的原因。首先对数值模拟的相关参数进行了描述,对常见的2种尺寸三角形沟槽进行了减阻效果对比,从而优选出最佳的三角形沟槽尺寸;然后对最佳的三角形沟槽尺寸和最佳流动速度进行流场分析,并与光滑壁面输油管道的流场进行了对比,查找出三角形沟槽具有减阻效果的原因。研究表明:当三角形沟槽尺寸为h=s=0.15 mm、流速为1.6 m/s时,管道的减阻效果达到最佳,最大减阻率可以达到7.8%;三角形沟槽位置处流动平稳、速度脉动相对较小、存在二次涡以及雷诺应力相对较小是三角形沟槽具有减阻效果的主要原因。     

表面活性剂对原油流变性的作用与分子动力学模拟

选取5种合成降凝剂中常用的表面活性剂：丙烯酸、丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐、乙酸乙烯酯和苯乙烯，采用试验和分子动力学模拟相结合的方法，考察其对原油流变性的影响。结果表明：在加剂量为2000mg/kg的条件下，5种表面活性剂的加入对原油的凝点影响较小，均使原油的凝点仅提高1℃；对原油的黏度和屈服值影响较大，其影响程度从大到小的顺序为：丙烯酰胺>丙烯酸>苯乙烯>顺丁烯二酸酐>乙酸乙烯酯；与空白原油体系相比，5种加剂原油体系势能降低，非键能负向升高，作用效果强弱顺序与试验结果相吻合，从分子层面解释了表面活性剂对原油流变性产生影响的作用机理。     

氧化石墨烯作为新型促进剂加速CO_2水合物生成实验

为了解决气体水合物生成速率慢、储气密度低、生成条件苛刻等难题,利用高压反应釜生成实验装置,探究了添加质量浓度为0.2 g/L的氧化石墨烯对CO_2水合物生成的诱导时间、气体消耗量及CO_2水合物相平衡压力的影响,揭示了温度和压力的变化规律,与去离子水中CO_2水合物生成实验进行了比较并分析了其促进机理。结果表明:①氧化石墨烯具有动力学促进和热力学促进的双重作用,能够加快CO_2水合物体系的传热传质效率,促进气体溶解,提高成核速率和气体消耗量,降低相平衡压力;②与去离子水相比,氧化石墨烯体系下CO_2水合物生成诱导时间缩短了74%~85%;③温度为6℃时,随着初始压力的不同氧化石墨烯均能提高气体消耗量,在4 MPa时气体消耗量增长幅度最大,达17.2%,提高了水合物储气密度;④氧化石墨烯降低CO_2水合物相平衡压力的最大降幅为20%。结论认为,该新型促进剂能够提高CO_2水合物的生成速率和储气密度。     

含蜡W/O体系水合物成核特性与诱导期模型

明确含蜡W/O(油包水型乳状液)体系水合物成核特性是保障深海油气开采及集输管道安全的关键,水合物生成诱导期是描述成核特性的基础参数.基于反应釜中含蜡及不含蜡W/O体系水合物生成诱导期实验,首先定义实验体系诱导期为体系达到相平衡温度时刻与观测到升温峰时刻间的时间间隔;其次发现含蜡体系诱导期显著长于不含蜡体系的诱导期,且随...