深水气井环雾流水合物沉积和堵塞动力学模型

深水气田开发过程中,海底附近井筒内具有水合物形成和堵塞的风险。基于井筒气液两相环雾流流动模式,根据气芯和液膜内水合物颗粒不同动力学特征,在液膜内考虑水合物颗粒的形成、运移和管壁黏附过程,同时在气芯内考虑水合物颗粒的形成、聚并、破碎和沉降行为,建立了井筒水合物动态沉积和堵塞的动力学模型,可以用于模拟和预测不同工况下井筒内水合物堵塞时间和堵塞位置。模型预测结果与水合物环路实验堵塞压降的相对误差小于10%。针对典型深水气田开发井案例,进行了井筒水合物形成和堵塞风险分析,得到了不同工况下井筒水合物层增长速率、沉积厚度分布和完全堵塞时间的变化规律。     

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.     

天然气长输管道中水合物生成的预测

天然气管道运行过程中,随着管道内压力、温度和天然气组分的变化会生成水合物。水合物的生成会降低管道的输送能力,从而提高输送成本,严重时更会堵塞管道甚至发生管道爆裂,造成重大的生产事故和巨大的经济损失。通过天然气管道内水合物生成条件预测模型的建立,确立天然气水合物形成时的温压关系,再结合天然气输送管道中温度和压力分布的仿真模拟,就可以预测天然气输送管道中水合物生成的大体位置和水合物生成的类型。这可以为防止天然气输送管道中水合物生成和堵塞提供技术依据,也为管道的设计和运行提供指导性建议。     

用原子力显微镜研究温度和接触界面对THF水合物形貌的影响

天然气水合物的表面形貌和性质一直是水合物研究领域的基础科学问题,它不仅制约人工环境下油气管线内水合物颗粒间聚集以及颗粒与管壁接触并阻塞管道的程度,而且还影响自然环境下水合物与沉积物骨架颗粒间接触关系以及相应的内聚力和摩擦角.本文首次运用原子力显微镜(AFM)对不同温度和不同界面合成的四氢呋喃(THF)水合物进行了表征,分析了温度和接触界面对其表面特征的影响.结果表明:在气-液界面自由生长的多晶THF水合物,生长温度越低,晶粒尺寸越小并更容易出现不定形水合物.晶粒界面的横截面呈"V"字形,其宽度和深度随生长温度降低而减小.在固-液界面受限生长的多晶THF水合物,其表面形貌和粗糙度除了受生长温度影响外还与接触的固体介质有关.当生长温度较高时晶粒尺寸较大,晶粒界面清晰可见;但生长温度较低时接触介质表面性质会影响二者分离后水合物表面形貌,如会出现微孔洞等结构且粗糙度变大,观察不到晶粒界面.这一发现对解释水合物沉积物残余强度特征与机制具有重要启示意义.     

天然气海底管道水合物冻堵原因分析及解堵和预防方法

在对天然气输送过程中天然气水合物的形成机理和处理方法进行了阐述的基础上,总结了天然气海底外输管道水合物严重堵塞过程及应急处置解堵的实际案例,同时归纳了抑制水合物生成的预防方法,以期为其他海上油田提供借鉴.     

油气混输管道水合物防治动态控制技术研究

水合物防治动态控制技术在保证管道安全运行的同时可利用水合物储气密度高的特点来增大管道输送量。但是,管道内水合物生成位置难以预测性,及水合物颗粒运动规律的复杂性制约了该技术的发展。为解决该问题,利用气液两相螺旋管流强化天然气水合物生成技术,促使水合物在管道泵站出站处生成;并建立了描述水合物颗粒运动规律的流动体系水合物颗粒宏观运动模型。研究表明,气液两相螺旋管流特有流型螺旋弥散流会促使水合物在管线特定位置生成;而水合物颗粒运动距离小于管道相邻泵站间距。最后,给出管道内水合物生成量须控制在一定范围,并在水合物颗粒运动终点采取干预措施的建议。     

矿浆管道堵管事故原因分析及防治措施

为了解决矿浆管道输送过程中因管道堵塞而导致的一系列问题,采用经验总结法,重点从矿浆流速、质量浓度、级配以及固体颗粒在管壁沉积、结垢等方面对矿浆管道堵管的原因和机理进行了论述与剖析.结果表明,矿浆管道堵塞与流速、级配、质量浓度和颗粒沉积、结垢等参数密切相关,而且有时还是前面多种因素共同导致的.该研究结果对于矿浆管道堵塞的预防具有一定的参考价值.     

复配型水合物防聚剂性能评价实验研究

由天然气水合物堵塞造成的流动安全问题长期困扰着油气生产和集输部门,水合物防聚剂作为一种新型防控方法逐渐受到重视。采用高压蓝宝石反应釜和在线激光粒度测定装置,系统评价了一种复配型水合物防聚剂在油水体系内的防聚性能及与一种降凝剂的配伍性;其次研究了在水合物防聚剂存在条件下,水合物形成过程中颗粒弦长分布变化规律;最后分析了复配型水合物防聚剂在油水体系内的防聚机理。     

元坝集输系统酸性天然气水合物形成规律研究

含硫天然气在集输过程中较不含硫天然气更易出现水合物,水合物的出现将严重影响天然气正常集输,因此水合物形成条件是集输系统方案设计及工艺参数确定的基础信息。本文针对元坝酸性气藏气样组份,通过室内模拟实验,开展了不同气质组分下的水合物形成条件实验,定量化的确定了元坝的水合物形成温度和压力,测定了不同甲醇加量下水合物形成条件变化情况,掌握了元坝酸性天然气水合物形成规律,将为元坝气田酸性集输管网的建设提供基础数据支撑。     

浅谈天然气管道水合物的形成和抑制

天然气长输管道一般输送压力较高,环境温度较低,因此管道内极易形成天然气水合物。水合物可能导致管道、仪表和分离设备的堵塞,对长距离的输送是有害的。本文简述了天然气水合物的形成条件及预防、抑制措施。     

Geochemical characteristics and formation process of natural gas in Kela 2 gas field

 On the basis of a large amount of natural gascomponents and the carbon isotope as well as some otheranalysis data in Kela 2 gas field, the geochemical character-istics, source, origin, and formation process of natural gashave been discussed. The components of gas in the field tendto be "dry", and the drying coefficient is close to 1.0. Thecarbon isotope tends to be heavier, for instance, the averageof δ¹³C₁ is -27.36‰ and that ofδ¹³C₂ is -18.5‰. Compre-hensive analysis shows that humic natural gas in the Kuqapetroleum system comes mainly from Triassic and Jurassicsource rocks, and the contribution of Jurassic source rocks tothe pool maybe is more than that of Triassic rocks. The maincause that the gas tends to be dry and bears heavier isotopecomposition lies in the fact that Kela 2 natural gas is the ac-cumulation of late production of humic source rocks, and itis affected by the abnormal high pressure as well. Consider-ing the hydrocarbon generating and structural history, wecan regard the gas pool formation processes as twice fillingand twice adjusting (destroying), that is, the filling anddestroying process in the early Himalayan movement and thefilling and adjusting in the late Himalayan movement.     

天然气管道投产置换过程模拟实验研究

投产置换是天然气管道建成后投入运行的一个关键环节,为确保置换过程的安全性,对置换过程中气体的混合规律进行了研究.根据二元体系气体紊流扩散原理,在实验室内构建了天然气管道投产置换过程的模拟实验系统.利用该实验系统,分别对不同流速、不同背压下管道内气体的扩散过程进行模拟试验,获得了置换过程中受流速和背压影响的天然气与氮气、氮气与空气的扩散规律,为管道投产置换合理确定氮气用量提供了理论依据.     

Migration and accumulation of natural gas in Kela-2 gas field

With the guidance of petroleum system theory, the dynamic filling history of natural gas in the Kela-2 gas field is analyzed by using a large suite of oil and gas geo- chemistry evidence in combination with the tectonic evolu- tion history and reservoir evolution history. It concludes that the Kela-2 gas field was formed by capturing the gas gener- ated during the main gas generation period, while the late kerogen cracking gas contributed a little to the gas field. It suggests that the gas generated during the main gas genera- tion accumulated in the early-formed wide-gentle anticline, which is the necessary condition for natural gas to re-migrate and enrich late to form the large-scale gas reservoir. The newest research shows that the filling history of gas in the Dabei-1, Yinan-2, Tuziluoke and Dina-2 gas fields was re- lated with the natural gas accumulation in the early wide- gentle anticline as well as late re-migration and enrichment of natural gas.     

天然气中汞的直接测定方法

针对国内外尚无针对含油、含水较多井口天然气或处理厂原料气汞含量检测标准的问题,为消除芳香烃干扰的影响,结合天然气中几乎全部为单质汞的特点,提出了天然气中汞的直接测定方法;该方法首先测得带有干扰影响的检测值,然后再将天然气通过特殊的汞过滤器,该过滤器只对天然气中的汞有吸附作用而对干扰物无吸附作用,这样就可得到仅有干扰物影响的检测值,两者相减即为真实的天然气汞含量。研究表明,该方法不仅具有很好的稳定性和可对比性,而且操作简便,便于推广使用;不仅适用于产品气,而且适用于含油、含水较多的井口天然气和处理厂原料气。     

我国天然气资源的可持续发展与利用

通过结合世界及我国天然气事业的现状和发展前景，从经济、环境、资源、科技等方面协调发展的相互关系出发，提出了为保证我国天然气事业可持续发展，政府应在政策引导、建全法律法规、建立市场和合理补偿机制、发展西气东输等方面所应采取的措施．     

喷射器内含湿含硫天然气形成水合物预测

针对高含硫气田天然气含湿含硫且井口压力不断降低的特点,利用高压气井的富余压力通过喷射器增压输送低压天然气。采用Fluent软件对喷射器内单相和气液两相含湿含硫天然气的沿程温度、压力进行了数值模拟,应用天然气水合物生成预测模型ZahediⅠ对天然气喷射器内部天然气水合物生成区域进行了预测分析,预测了工作流体入口温度、含硫量、含湿量对天然气水合物生成的影响。工作流体入口温度增加,喷射器内天然气水合物生成区域范围减小,硫化氢含量越高,天然气水合物生成区域范围越大,工作流体含水滴,喷射器内天然气水合物生成区域小于单相工质下的天然气水合物生成区域,进而提出了消除含湿含硫天然气喷射器内形成水合物的措施。     

Features of the type Ⅲ-like source rock and its generated natural gas

The mother matter of Ordovician source are mainly sapropelic and generate oil in mature stage, since the high plants did not appear in Ordovician period, which is well known by internal and external scholars. Now we find a kind of Orodovician source rock generating mainly light oil and gas in mature stage during appraising source rocks in the Tarim Basin. The organic matters of this source rock are chiefly constructed by benthic brown algae in organisms (showing as macro algae), and are similar to humic source in hydrocarbon generation. The natural gas generated by this kind of source matters is obviously different from the sapropelic gas.     

天然气成藏动力学机制发展趋势分析

目的研究天然气成藏机理与分布规律。方法国内外相关文献综合分析。结果对天然气成藏动力学机制的研究主要围绕背斜圈闭气藏(含上倾型构造及地层圈闭)、向斜圈闭气藏(深盆气圈闭)及煤层气藏(源内气藏)3类气藏进行,但是,研究的侧重点差别很大。其中,对背斜气藏的研究主要侧重天然气初次运移、二次运移、聚集及保存机制的研究,对向斜圈闭气藏的研究主要侧重于气水倒置形成、气藏异常压力形成机制的研究,而对煤层气藏的研究则主要侧重煤孔隙的形成、煤层气富集及保存机制研究。存在问题:其一,把背斜气藏和向斜气藏当成两种成藏动力学机制完全不同的气藏类型,其动力学依据不充分;其二,没有解决气源岩内天然气初次运移机制和聚集机制的矛盾。结论建议应加强两方面的研究:其一,以盆地升降运动为动力学基础,研究天然气成藏的动力学机制;其二,以烃源岩—断裂—储气层为基本输导格架,研究不同输导介质中天然气成藏的动力学机制。上述研究有望解决不同类型天然气藏形成动力学存在的问题。