含乙二醇和盐体系气体水合物相平衡测定与预测

利用可视化高压流体测试装置测定了含乙二醇和盐混合体系中合成天然气（甲烷，乙烷和丙烷的混合物）水合物的形成条件，并结合van der Waals-Platteeuw的理想溶液等温吸附理论，给出了含混合抑制剂（乙二醇和盐）体系气体水合物相平衡计算数学模型。计算结果表明，该模型可较好地预测含混合抑制剂体系的水合物形成条件。     

水-气体系生成水合物的缩泡动力学模型

在对海下沉积层中水合物的生成机理、水合物的生成实验现象和已有模型分析的基础上,提出了一种水-气体系水合物生成的缩泡动力学模型,认为溶液中气体首先形成气泡,然后和水反应形成水合物.模型以水合物体积的变化来表示水合物的生成速率,避免了单纯以化学反应过程或结晶过程表达水合物生成速率的缺陷,因此能够准确地表达水合物的生成过程.研究结果表明,在不同初始条件下的计算结果与文献结论一致,不同气体和不同传质系数条件下的计算结果经实验验证正确,甲烷、乙烷及混合气在相同初始条件下,乙烷水合物的层厚度大于甲烷和混合气体水合物的层厚度.在传质系数较大时,水合物的层厚度增加速度也明显较大,因此符合表面活性剂能够加速水合物生成的机理.     

二甲醚热力学性质的计算

利用现有的二甲醚气相状态方程、饱和气液密度方程、蒸气压方程、理想气体定压比热容等方程,计算得到了二甲醚的饱和液体熵和饱和气体熵.从气相维里方程出发,结合Clapeyron方程计算得到了二甲醚的饱和蒸发焓.采用偏差函数法及陈则韶教授提出的饱和液体焓推算公式,计算出了二甲醚的饱和气液焓和临界焓值.最后,开发了二甲醚热力学性质的计算程序,并得到了从235 15K至临界点的二甲醚饱和热力学性质表,计算结果的精度在±2%内,可为工程实际应用提供服务.     

天然气水合物形成条件的实验研究与理论预测

利用可视化高压流体测试装置在273.58-288.96K的温度范围内测量了甲烷和合成天然气（甲烷，乙烷和丙烷的混合物）水合物的形成条件。实验结果表明，温度越高，水合物形成的压力越高，而且压力的增加率越大。根据van dew Waals-Platteeuw的理想溶液等温吸附理论，应用气体不合物相平衡计算数学模型对实验体系水合物的形成条件进行了预测计算，取得了较好的结果（甲烷水合物相平衡温度的平均相对误差为0．1554％，合成天然气相平衡温度的平均相对误差为0．2403％）。     

NaCl溶液浓度及其腐蚀作用对Ⅱ型水合物颗粒黏附力影响

在天然气水合物资源开采和深水油气输运过程中,管道内的低温高压环境会导致气体水合物颗粒的生成和聚集并最终造成管道堵塞,严重影响生产效率.导致这一问题的根本原因是气体水合物颗粒间以及颗粒-表面间存在黏附力.因此,为了探明气体水合物在管道中的沉积和聚集机理,本文利用高压微机械力测量装置,对CH_4/C2H_6混合气生成的Ⅱ型水合物颗粒在不同盐度和碳钢表面腐蚀程度影响下的黏附力进行了原位测量.实验结果表明NaCl(1 wt.%–5 wt.%溶液)的存在能够降低水合物颗粒间的黏附力,根据毛细液桥理论模型估算结果,出现这一现象的可能原因是NaCl的存在降低了液桥与水合物颗粒表面的接触角.此外,经NaCl溶液腐蚀处理后,碳钢表面与水合物颗粒间的黏附力显著上升,最多可升高至无腐蚀条件下颗粒-碳钢表面间黏附力的5倍左右.     

基于Multiflash的天然气水合物相平衡影响因素及规律

通过Multiflash软件对影响水合物相平衡条件的气体组分、抑制剂、盐类、温度、压力及含水量进行了数值模拟计算,探讨这些因素对天然气水合物相平衡的影响规律及作用机制。结果表明:乙烷、丙烷、H_2S对水合物生成有促进作用,丙烷效果好于乙烷,CO_2、N_2对水合物相平衡影响不大;甲醇、乙醇及其混合物对水合物生成起抑制作用,甲醇抑制效果要优于乙醇,甲醇和乙醇的混合物抑制效果处于两者之间。含量的累积不会影响甲醇抑制效果,乙醇单位含量抑制效果随着总含量增加而减弱。NaCl、MgCl_2对水合物起抑制作用,且MgCl_2抑制效果好于NaCl。NaCl、MgCl_2单位含量抑制效果随含量增加而增强。压力较低时,压力变化对水合物平衡温度影响较大;温度较高时,温度变化对水合物平衡压力影响较大;自由水含量与水合物生成量呈正比例关系,组分对水合物临界含水量影响有限。天然气水合物相平衡条件受多种因素影响,在勘探、钻探及流动保障过程中要考虑这些影响规律,提高水合物勘探、生产或者防治效率。     

氯化钠和酪氨酸增强PVP抑制水合物的性能

油气输送管道在一定条件下会形成水合物,可能导致灾难性的后果,通过注入动力学抑制剂,可以延迟水合物的形成。在11.7 MPa和293.1 K条件下,向高压反应釜内注入混合气体(甲烷、乙烷和丙烷),实验研究NaCl和酪氨酸(L-tyrosine)对聚乙烯吡咯烷酮(PVP)抑制水合物性能的影响。通过测量水合物的成核温度、诱导时间和耗气量,评判NaCl和L-tyrosine对PVP抑制水合物的效果。实验结果表明:添加1%(质量分数,下同)的PVP后,水合物的成核温度为282.7 K,诱导时间为45 min,耗气量为5.96×10~(-2)mol;然而,添加0.25%NaCl、0.25%L-tyrosine与0.5%PVP组合抑制剂后,水合物的成核温度为281.7 K,诱导时间为65 min,耗气量为5.19×10~(-2)mol,比蒸馏水系统的气体消耗量减少了约27%。因此,NaCl和L-tyrosine能明显提高PVP抑制水合物的效果。     

羧甲基纤维素钠接枝共聚物的耐盐增粘性能

以CMC/AM/DMOAAB为原料合成了两类接枝共聚物CAD和CD.研究比较了AM含量、DMOAAB含量、温度和NaCl浓度对共聚物溶液粘度的影响.结果表明,在一定NaCl浓度下AM和DMOAAB含量越低,共聚物溶液粘度越大.温度提高,则共聚物溶液粘度降低.随NaCl浓度的提高,共聚物溶液粘度先急剧减小后有所回升.CMC的耐盐增粘性能最好,在饱和NaCl溶液中仍具有很高的粘度值,但其抗酸碱增粘性能还不理想.     

瓦斯水合物在煤-表面活性剂溶液体系中的生成

利用自制水合物实验装置研究了温度为15.3～25.4℃、压力为0.41～24.72 MPa条件下4组煤-表面活性剂溶液体系中瓦斯水合物的生成过程,得到水合物生成的热力学参数,运用气体水合物生成速率理论对实验数据进行了计算.结果表明:表面活性剂的加入促进了水合物的生长,水合物的生成速度与表面活性剂的种类、浓度有关,不同种类的表面活性剂溶液虽然其浓度相同,但诱导时间和生成速度均有很大差异.对煤-气界面水合物不规则生长的现象进行了分析,认为表面活性剂的存在使煤体表面产生了促进水合物生成的吸附层.     

SDS促进剂对甲烷水合物蓄冷量的影响

甲烷水合物蓄冷量的确定是甲烷水合物蓄冷降温技术实现工业化的关键。为探究SDS对甲烷水合物蓄冷量的影响,根据Clausius-Clapeyron方程及三参数对应态原理,建立甲烷水合物蓄冷量的计算模型。利用可视化水合物蓄冷实验系统,结合定温压力搜索法测定四组不同SDS浓度体系下甲烷水合物的相平衡条件。依据实验数据和该模型计算得到不同体系、不同相平衡参数下甲烷水合物的蓄冷量。结果表明:甲烷水合物具有较高的蓄冷密度,蓄冷量达40~60 kJ/mol;甲烷水合物的蓄冷量不但与相平衡条件有关,还与SDS的添加浓度有关。相平衡温度越高、SDS添加浓度越高,甲烷气体生成水合物时蓄冷量越低。该研究为甲烷水合物蓄冷降温系统的研制提供了参考。     

天然气水合物勘探技术综述

天然气水合物是一种潜在的巨大能源,发展天然气水合物勘探技术,准确确定天然气水合物的分布与蕴藏量,对我国天然气水合物产业的建立有至关重要的作用。目前,国际上天然气水合物调查研究已呈现多学科、多方法的发展趋势,而国内天然气水合物勘探刚刚起步。总结了国内外地质、地球物理、地球化学等天然气水合物勘探技术,并介绍了我国天然气水合物的研究现状。     

天然气水合物钻探现状与钻井技术

钻井是天然气水合物勘探发现最直接的手段,也是天然气水合物开发的必要环节。天然气水合物,尤其是海域深水天然气水合物的勘探与开发对钻井技术提出了更高的要求。在总结全球天然气水合物钻探现状和钻井技术的基础上,对天然气水合物钻井面临的挑战和未来发展方向进行了分析。总结认为,全球已在多个冻土区和海域开展了天然气水合物勘探与试采,显示了较好的天然气水合物勘探开发前景;天然气水合物钻探通常与随钻测井(LWD)相结合,并以常规钻探设备、水基钻井液为主;天然气水合物试采井的完井方式各不相同,尚未形成有效的完井技术系列;天然气水合物的温度-压力特征、储层特征、埋深特征和力学特征等决定了天然气水合物钻井面临井筒稳定性、钻井液安全密度窗口窄等方面的挑战。未来,应进一步探索研究控压钻井、欠平衡钻井、套管钻井、隔热竖管钻井、深水浅软地层水平井钻完井、潜式钻探设备组合和经济环保高效型低温钻完井液等技术在天然气水合物钻井中的应用。     

基于SONIC软件的鄂霍次克海浅表陆坡可燃冰勘探研究

运用自主研发设计的SONIC软件,控制深海勘探设备Echo水声探测系统,对位于西北太平洋边缘的鄂霍次克海海底可燃冰甲烷释放情况进行勘探研究。重点对萨哈林岛东面浅表陆坡进行了大规模的水声测扫,通过采集回声信号,应用SONIC软件处理和成像后,实现了海底甲烷气体渗漏点（GF）、冷泉和海床的可视化。在发现甲烷气体渗漏点后,运用SONIC的成像功能,分析冷泉中甲烷气体浓度及形态的变化,运用GPS系统进行实时跟踪与定位,利用重力取样器等采样工具,在多个海域成功采集到了可燃冰岩心样本,并及时进行了分析,得到了该地区可燃冰中的甲烷排放速率和甲烷排放量等数据。另外,通过梳理本次考察的经验,对规范我国可燃冰资源调查方法也会产生积极影响。     

天然气水合物藏的界定及思考

 在回顾致密气、页岩气、煤层气等非常规天然气藏定义的基础上,基于天然气水合物藏的特征,认为天然气水合物藏是指具有一定量的甲烷等气体运移到温度-压力适宜的地层,并以固态形式赋存于地层/松散沉积物中的天然气水合物资源及其与之有直接关联的天然气聚集。因此,在开展天然气水合物资源勘查与评价时,应当查明天然气水合物层下部游离气状况,存在游离气层的"固-气两层楼式"天然气水合物藏是当前有利的天然气水合物开发靶体。分析认为神狐海域天然气水合物属于"固-气两层楼式"天然气水合物藏,在进行资源评价和试采时,应该对天然气水合物层和游离气层进行统一考虑,从而有望进一步提高单井日产量和经济效益,促进天然气水合物的勘探与开发。     

钻井液处理剂对气体水合物形成的影响研究

海洋深水钻井过程中如钻遇浅层含气砂岩,气体进入钻井液,在海底低温和高压作用下易形成气体水合物,并堵塞井筒、环空或防喷器, 严重影响钻井工程。利用自制四氢呋喃旋转试管测试平台,实验研究了海洋钻井常用的钻井液处理剂（无机盐、有机盐、高分子聚合物）对气体水合物形成的影响。结果表明：无机盐、有机盐能很好地抑制水合物的形成,而聚合物在高浓度时才会有较好的抑制效果,低浓度时则会促进水合物形成。     

木里地区天然气水合物成藏模式

为了提高木里地区天然气水合物的勘探研究水平和钻探成功率,研究天然气水合物形成的基础问题,从油气成藏的观点出发,结合区域地质勘探成果,在分析木里地区天然气水合物成藏所需的物源条件、储集条件、盖层条件、运移方式的基础上,得到木里地区天然气水合物广义自生自储、短距运移成藏模式.并对其勘探远景进行了分析和预测,指出了下一步勘探的有利地区.研究成果对木里地区乃至整个高原冻土区天然气水合物的勘探实践具有一定的参考作用.     

琼东南盆地松南低凸起天然气水合物储层精细表征及勘探方向预测

探讨南海北部琼东南盆地松南低凸起浅层天然气水合物发育情况及水合物的主要勘探靶区。利用随钻测井数据,尤其是高分辨率随钻成像测井数据对水合物储层特征进行研究,并结合区域资料分析了水合物的主要勘探方向。结果表明,研究区的水合物储层的测井响应特征与深层油气有所不同,主要表现为高电阻率、快声波速度及低核磁孔隙度。结合高分辨率随钻成像技术,确定了水合物的宏观赋存状态有两种,分别是分散状水合物及薄层状水合物,这两种水合物均具有一定非均质性,但分散状水合物饱和度更高,水合物的微观赋存状态主要包括孔隙填充型及骨架支撑型。水合物储层岩性主要为泥质粉砂岩及粉砂质泥岩,压实程度弱,因此储层孔隙度高,较细的颗粒及水合物填充孔隙的特征造成水合物储层渗透率低。研究区沉积环境较为稳定,钻井过程中水合物的分解及水合物形成过程中相态的变化造成水合物层段发育变形层理;微断层和裂缝作为液体和气体的疏导通道,沟通了底部气源及浅层水合物稳定带,诱导缝指示现今最大水平应力方向为北东-南西向。研究区东南方向气烟囱附近的钻井水合物厚度大且饱和度高,应为水合物勘探的主要潜力区。     

水合物地层用纳米SiO2钻井液低温性能实验研究

随着全世界越来越多国家对天然气水合物勘探与开发的青睐,相关钻井技术也得到了日益重视。针对水合物地层的钻井特点,结合现有的纳米材料,通过大量实验优选出一种适合海洋天然气水合物地层钻井用的纳米Si O2钻井液:海水+2%纳米Si O2+3%膨润土+1%Na-CMC(羧甲基纤维素钠)+3%SMP-2(磺甲基酚醛树脂)+1%PVP(K90)(聚乙烯吡咯烷酮)+2%KCl(氯化钾);并对其低温性能和水合物生成抑制性进行了实验评价。实验结果表明,该钻井液具有适中的密度、良好的低温流变性和泥页岩水化抑制性;并能够长时间有效抑制水合物地层分解气在钻井液循环系统中重新生成水合物,有利保障在含水合物不稳定地层中钻井的顺利实施。     

俄罗斯天然气水合物研究进展概述

俄罗斯海洋大陆架和永久冻土面积广阔,天然气水合物储量巨大,具有重要的能源、经济、政治和军事等战略意义,开展了大量的研究工作,取得诸多成果.本文从理论研究、资源评估和开采利用等几方面介绍了俄罗斯天然气水合物研究进展,以期对我国天然气水合物勘探开发工作起到借鉴和促进作用.