天然气水合物生成条件预测研究进展

天然气水合物的生成会引起油气生产过程中运输管道设备堵塞。为了能准确地预测天然气水合物生成的具体位置,对不含抑制剂体系(不含盐和醇类)天然气水合物的生成条件做了详尽的描述。对于烃类天然气水合物生成条件的预测,主要有热力学模型、关联公式以及经验图解法。而对于酸性天然气水合物生成条件的预测,主要有热力学模型、支持向量机和神经网络算法。在不同的环境条件下使用合适的预测方法,可以准确地预测天然气水合物的生成。同时,对今后的研究工作提出了展望,旨在为中国天然气水合物相关研究提供借鉴与参考。     

液化条件下多孔介质中CO2水合物的生成特性

基于水合物法的二氧化碳气体地层封存和固化技术是实现温室气体减排的有效方法之一。进行液化条件下多孔介质水合物的生成过程及其生成特性研究,有助于进一步丰富不同相态CO2的地层存储规律。为此,利用气体水合物生成与分解模拟实验装置研究了粒径分别为24目、32目、40目和60目四种不同的石英砂体系中多孔介质水合物的生 成过程,实验温度选定276.5 K,初始压力为4.85 MPa。结果表明：在液化条件下,水合物生成的诱导时间随多孔介质粒径的减小而缩短,并且当粒径减小到40目附近时,诱导时间将急剧减小,与32目的石英砂体系相比,此时诱导时间明显缩短超过2/3;多孔介质对水合物生成速率和储气量的影响较为显著且存在一临界粒径尺寸,在40目的石英砂介质中,液化条件下水合物的最大生成速率和储气量分别达到了12.35×10-4 mol/h 和30.599 L/L。     

气体水合物生成条件研究

建立了一套可视化气体水合物测试系统。利用该系统在264．76－288．96K温度范围内测定了合成天然气在纯水和乙二醇水溶液中水合物的形成条件。根据Van der Waals-Platteeuw的理想溶液等温吸附理论和Moshfeghian-Maddoc模型，给出了水合物相平衡计算模型。水合物形成温度的计算结果与实验结果的平均相对偏差仅为0．22％，说明该模型可较好地预测实验体系的水合物形成条件。     

CO2加氢生成乙醛的研究

经热力学分析得出：当压力在３．０￣４．０ＭＰａ，温度在１８０￣３００℃的范围内，ＣＯ２加氢生成乙醛在热力学上是可能的。实验表明，在Ｒｈ－Ａｇ／ＳｉＯ２、Ｒｈ－Ａｇ－ＬｉＣｌ／ＳｉＯ２催化剂上有乙醛生成，乙醛的选择性最高可达４５．８９％。     

CO2置换法开采天然气水合物反应动力学研究*

针对CO2置换开采天然气水合物研究中存在的反应速率测定难等问题,设计了两组模拟实验分别研究多孔介质中CH4水合物的生成和CO2置换CH4的效率,两组模拟实验分别是：（1）多孔介质中CH4水合物的生成模拟实验;（2）CO2从水合物中置换CH4气体模拟实验。通过两组模拟实验,测定了参与生成水合物的CH4的物质的量和置换反应的置换率及反应速率,并分析了置换反应机理。结果表明：置换反应的置换率为70.63%,平均速率为0.0013 mol/d,且随着置换反应的进行置换速率快速下降。因此,CO2置换开采天然气水合物的反应在动力学上是可行的,其置换效率较高,但置换速率较慢。     

水合物生成过程的热力学研究

考虑到水合物的结构具有明显的络合物特性，提出水合物的生成过程首先是一个络合反应过程，其次才是溶解过程。在络合过程中，气体分子和水分子按最稳定的方式构造多面体，这些多面体通过氢键连接形成水合物；在连接过程中，会形成另一种多面体状孔穴。如果气体分子的尺寸足够小，就可进一步溶解在这些孔中，并会起到稳定水合物的作用。根据这一设想所建立的数学模型能很好地用于计算水合物的生成压力，得到合理的孔穴占有状况，说明本理论能更好地描述水合物的生成机理。     

CO_2水合物生成的影响因素研究

在体积350 m L的恒容反应釜中研究了CO2水合物的生成过程,实验考察了搅拌速率、温度和压力等因素对CO2水合物生成过程的影响。实验结果表明,相对静止条件下机械搅拌可以通过促进传质传热,加速CO2水合物生成过程。随着搅拌速率的增大,CO2水合物的平均生长速率从0.283 mmol/min增大到1.132 mmol/min,且搅拌速率为800 rpm时实验条件下的水合物的诱导期最短;不同实验温度(273.65 K,274.15 K,275.15 K,276.15 K)下,CO2水合物生成过程中的溶解速率、诱导期及反应速率变化不大,即受温度影响不明显;CO2水合物的生长受压力影响明显,增压可显著缩短诱导期、加快反应速率。水合物生长过程主要受客体分子浓度的影响,是动力学控制过程。3 MPa时CO2水合物的平均生长速率高达1.1 mmol/min,是2 MPa时的5倍。     

CO2水合物喷雾合成的生长特性实验研究

利用自行设计的可视化喷雾强化水合物制备实验系统,分析和比较了不同初始温度和初始压力条件下,喷雾合成CO2水合物的耗气量和反应釜内温度的变化,研究其生长特性.实验结果表明,初始压力越高,或者初始温度越低,那么诱导时间越短,单位时间内CO2耗气量越多,水合物生成速率越快.同时,通过对水合物生长过程的摄像在线观察,发现CO2水合物在接触界面紧贴反应釜壁面的两相接触处最先诱导成核并迅速扩展,生成水合物后,随着反应进行,吉布斯自由能差增大,水合物颗粒由圆滑状向数枝状变化.     

超声波对CO2水合物生成过程的影响

CO2捕集、利用与封存（carbon capture utilization and storage, CCUS）是控制温室气体排放的重要途径之一,是实现碳达峰、碳中和目标的重要举措。为研究超声波对水合物法捕集CO2的作用效果,搭建了一套高压条件下超声波作用于CO2水合物生成实验装置。实验过程中超声参数设置为功率比70%、总作用时间8 min、每次作用时间8.0 s、间隙时间4.5 s。结果表明：超声可以大大促进CO2水合物的生成,其原因可能是超声能够增大气液界面传质系数、溶液过饱和度以及对溶液产生扰动并不断更新反应面积;在超声作用下,CO2水合物生长前期存在一个快速反应阶段,该阶段持续时间与驱动力成正比;此外,CO2水合物生成量和生长速率都与驱动力成正相关。     

二氧化碳气体水合物生成特性的实验研究

在小型高压水合物反应装置上研究了二氧化碳水合物的生成特性.实验结果表明,静态系统下,二氧化碳气体在纯水体系中的生成速率非常缓慢,只在气-液界面处有一薄层浆状水合物生成.通过添加适当的表面活性剂可以有效改善气-水体系的传质阻力,增加气-水接触面,显著提高水合物的生成速率.     

二氧化碳水合物分解动力学研究

油气在生产、储运过程中易形成二氧化碳水合物 ,而二氧化碳水合物的合理利用又可以解决如温室效应等的环境问题。为了考察二氧化碳水合物的分解动力学性质 ,采用改进的气体水合物静力学实验装置 ,测定了二氧化碳水合物在不同温度、压力下的分解动力学数据。将水合物分解反应看作一级反应 ,建立了分解动力学模型 ,计算了二氧化碳水合物的分解速率 ,较好地拟合了所测得的实验数据 ,模型的平均误差为 8.0 %。实验数据验证了二氧化碳水合物的分解速率与压力推动力有关 ,水合物表观分解速率常数与压力推动力成正比。将分解速率常数k以Arrhenius方程描述 ,计算出的二氧化碳水合物分解活化能为 71.4kJ/mol,与文献值相近     

井筒和集输管线中水合物生成条件的预测

高压、低温条件下,天然气中含有一定的水分,在管道、井筒以及地层多孔介质孔隙中形成水合物,水合物的形成会造成巨大的危害。水合物的结构有I、II和H型,大多数水合物理论预测模型均在VanderWaals-Platteeuw模型的基础上发展起来的。在统计热力学理论基础上,推导的水合物相平衡理论模型,适用于井筒和地面集输多相管流中水合物生成条件的预测,适用于I、II和H型水合物的相平衡计算。实例证明,这种模型的计算精度能够满足现场的要求。     

改性镍基催化剂在天然气、CO_2重整反应中的反应条件

为适应工业化的需要研制出一种镍负载催化剂 ,对此催化剂在天然气、二氧化碳转化反应中的反应条件进行试验 ,其中包括反应温度、反应压力、空速、还原温度、原料气配比。     

梁村潜山带二氧化碳气成因及成藏机理

梁古1井二氧化碳气的发现，揭示了二氧化碳气已成为临清坳陷重要的勘探领域，根据梁古1井实测的气体组份特征、二氧化碳碳同位素和R／Rα等资料，结合对二氧化碳气的研究成果，以及该区的地质构造条件，分析认为梁古1井的二氧化碳气属岩浆—幔源无机成因，地层水的测试结果也充分说明了上述结论的正确性。该区岩浆活动剧烈，气源充足；深部通道断裂发育，浅部输导系统畅通；上第三系和上古生界是两套较好的区域性盖层，封盖条件有利；由断裂控制的构造圈闭发育，为二氧化碳气的聚集成藏提供了有利的场所。因此，该区具有形成一定规模二氧化碳气的有利条件，勘探潜力较大。     

二氧化碳,环氧氯丙烷和环氧树脂的三元共聚

以稀土络合体系Ｙ（Ｐ２０４）３－Ａｌ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３Ｏ２）３（Ｐ２０４＝（ＲＯ）２ＰＯＯ－,Ｒ＝ＣＨ３（ＣＨ２）３ＣＨ（Ｃ２Ｈ５）ＣＨ２－）催化二氧化碳,环氧氯丙烷和环氧树脂（Ｅ－５１）进行三元共聚,由元素分析,红外光谱,广角Ｘ－射线衍射,热重分析仪及ＤＳＣ对催化体系及其共聚物为表征,加入Ｅ－５１后,共聚物的结构规整性下降,其分子量增大,并产生交联,耐热性提高。     

居室CO2浓度变化规律数学模型的建立及应用

通过对居室二氧化碳气体浓度变化规律数学模型的研究 ,在保证居室空气各季卫生的前提下 ,建立换气次数的数学模型 ,从而达到建筑节能的目的 .     

超临界二氧化碳在乙醇发酵—分离过程中的应用

对超临界二氧化碳在生物发酵生产乙醇过程中的应用研究与最新进展进行了综述和评价 ,探讨了微生物在超临界二氧化碳中的存活率 ,以及影响发酵产率的主要因素 ,最后对乙醇发酵与分离的复合过程中的热点问题进行了详细的讨论     

空气中二氧化碳对常规分析岩石有机碳含量的影响

岩石中有机碳含量是研究生油岩的重要基础指标,它的准确程度直接影响其它地化指标及生油指标的准确程度,影响对油气资源的评价。本文对分析有机碳的干烧氧化重量法的有关步骤进行了实验研究。研究表明,空气中的二氧化碳对岩石样品中的有机碳含量有很大影响。样品在空气中放置的时间越长,有机碳的含量就越高。而把样品放入干燥器内密封存放,所测有机碳含量比较稳定,可为油气资源评价提供可靠依据。     

大气有效发射率与水汽和CO2的纬带关系研究

根据水汽和ＣＯ２的辐射传输和它们的纬带分布观测值，建立了一个大气有效发射率εａ，与大气中的水汽含量Ｗａ和ＣＯ２含量ｃ的半经验公式。该公式对于把水汽和ＣＯ２对气候的温室作用纳入气候模式或地球表层动力学模式十分有用。